JP2016516986A - Coaxial ion guide - Google Patents

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マイクロマス ユーケー リミテッド
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    • H01J49/426Methods for controlling ions
    • H01J49/427Ejection and selection methods

Abstract

質量および/またはイオン移動度分析の方法を開示し、本方法は、環状または同軸イオントラップ(4)にイオンをトラップすることと、前記環状または同軸イオントラップ(4)から環状イオンガイド(3)内に前記イオンの少なくとも一部を軸方向に排出することとを含む。イオントラップ(4)にトラップされたイオンは、環状または同軸イオントラップの全周にわたって分布する。イオンがイオンガイドの長さの少なくとも一部に沿って進む時、環状イオンガイドの周囲にわたるイオンの動きには制限がなく、またイオンは、イオンガイドに沿って進むにつれて、軸方向に分離する。Disclosed is a method for mass and / or ion mobility analysis, the method comprising trapping ions in an annular or coaxial ion trap (4) and an annular ion guide (3) from said annular or coaxial ion trap (4). And discharging at least a part of the ions in the axial direction. Ions trapped in the ion trap (4) are distributed over the entire circumference of the annular or coaxial ion trap. As the ions travel along at least a portion of the length of the ion guide, there is no restriction on the movement of the ions around the annular ion guide, and the ions separate axially as they travel along the ion guide.

Description

関連出願の相互参照
本願は、2013年3月13日に出願の英国特許出願第1304521.6号および2013年3月13日に出願の欧州特許出願第13159069.7号に基づく優先権、およびその利益を主張する。これらの出願の内容全体を参照によって本明細書に援用する。
CROSS REFERENCE TO RELATED APPLICATIONS This application is based on British Patent Application No. 1304521.6 filed on March 13, 2013 and European Patent Application No. 1319069.7 filed on March 13, 2013, and its Insist on profit. The entire contents of these applications are incorporated herein by reference.

本発明は、質量および/またはイオン移動度分析の方法ならびに質量および/またはイオン移動度分析計に関する。   The present invention relates to a method for mass and / or ion mobility analysis and a mass and / or ion mobility analyzer.

イオンをそのイオン移動度に応じて分離するイオン移動度セパレータが知られている。イオン移動度による分離のデューティサイクルを改善するために、イオンが、イオン移動度分析計またはセパレータ装置の上流にあるトラップ領域に蓄積されることがある。ドリフトチューブ内へ放出する前にすべてのイオンがこのトラップ領域に蓄えられるため、この上流にあるトラップ領域の空間電荷容量によって、イオン移動度分析計またはセパレータ装置の性能が最終的に決まり得る。トラップ領域に過量の電荷があると、下流にある分析計の性能に悪影響をもたらしかねない。例えば、装置の電荷容量を上回った場合、イオンがトラップ領域から失われることもある。RF閉じ込め場が与える閉じ込め力の性質に起因して、トラップ領域から失われたイオンの集団の一部において、望ましくない質量および/または電荷差別効果があることもある。加えて、空間内の電荷が互いに反発することにより、イオンが閉じ込め電極の近くに押されるため、分子イオンのフラグメンテーションがあり得る。   An ion mobility separator that separates ions according to their ion mobility is known. In order to improve the duty cycle of separation by ion mobility, ions may accumulate in a trap region upstream of the ion mobility analyzer or separator device. Since all ions are stored in this trap region before being released into the drift tube, the space charge capacity of this upstream trap region can ultimately determine the performance of the ion mobility analyzer or separator device. Excessive charge in the trapping area can adversely affect downstream analyzer performance. For example, if the charge capacity of the device is exceeded, ions may be lost from the trap region. Due to the nature of the confinement force provided by the RF confinement field, there may be undesirable mass and / or charge discrimination effects in some of the population of ions lost from the trap region. In addition, there can be fragmentation of molecular ions because the charges in space repel each other, pushing the ions closer to the confining electrode.

電荷容量を増やす1つの方法は、トラップ領域の軸方向の長さを延ばすことである。しかしながら、軸方向に延長されたイオンパケットがイオン移動度分析計またはセパレータ内に導入された場合、下流にあるイオン移動度分析計またはセパレータの分解能は、低下する。最高の性能は、好適には、イオン移動度による分離の前に装置内に導入されるイオンのパケットの実際の軸方向の分布が最小である場合に達成される。   One way to increase the charge capacity is to increase the axial length of the trap region. However, when an axially extended ion packet is introduced into an ion mobility analyzer or separator, the resolution of the downstream ion mobility analyzer or separator is reduced. The best performance is preferably achieved when the actual axial distribution of the packets of ions introduced into the device prior to separation by ion mobility is minimal.

したがって、改良された質量分析計および質量分析の方法を提供することが望まれている。   Accordingly, it would be desirable to provide an improved mass spectrometer and method of mass spectrometry.

本発明の第1の実施態様によれば、質量および/またはイオン移動度分析の方法が提供され、
環状または同軸イオントラップにイオンをトラップすることであって、トラップされたイオンが環状または同軸イオントラップの全周にわたって分布する、トラップすることと、
前記環状または同軸イオントラップから環状イオンガイド内に前記イオンの少なくとも一部を軸方向に排出することであって、イオンが、イオンガイドに沿って進むにつれて、軸方向に分離し、イオンがイオンガイドの長さの少なくとも一部に沿って進む時、環状イオンガイドの周囲にわたるイオンの動きに制限がない、排出することと、
環状形状の断面を有するイオンビームから非環状形状の断面を有するイオンビームにイオンを変えることとを含む。
According to a first embodiment of the invention, a method of mass and / or ion mobility analysis is provided,
Trapping ions in an annular or coaxial ion trap, wherein the trapped ions are distributed over the entire circumference of the annular or coaxial ion trap;
Discharging at least a portion of the ions axially from the annular or coaxial ion trap into an annular ion guide, wherein the ions are separated axially as they travel along the ion guide, and the ions are ion guide Unrestricted movement of ions around the annular ion guide when traveling along at least a portion of the length of
Changing ions from an ion beam having an annular cross section to an ion beam having a non-circular cross section.

本発明が、環状または同軸イオントラップおよび環状イオンガイドを提供するため、イオンをトラップする容積ひいては電荷容量は、一般に実質的に円形の内側断面を有する従来型の装置よりも著しく増加する。本発明のトラップ用の幾何形状は、利用可能な空間電荷容量を最大化し、同軸イオンガイド内へ直接注入するのに好適な容積にイオン集団を調整する。   Because the present invention provides an annular or coaxial ion trap and an annular ion guide, the volume for trapping ions and thus the charge capacity is significantly increased over conventional devices having a generally circular inner cross section. The trap geometry of the present invention maximizes the available space charge capacity and adjusts the ion population to a suitable volume for direct injection into the coaxial ion guide.

米国特許出願公開第2012/0153140号は、環状ドリフトチューブの上流に配置される環状ストレージ部を備えるイオン移動度分析計を開示している。動作中、イオンは、ストレージ部からドリフトチューブ内へとパルス状に送出され、次いで、イオンは、ドリフトチューブを通過するにつれて分離する。低分解能動作モードでは、イオンは、ドリフトチューブの出口に向けて進むと、ドリフトチューブの円弧状部内の電極によって閉じ込められる。しかしながら、この既知の装置には、いくつかの欠点がある。例えば、イオンが、ドリフトチューブに沿って進み、円弧状部内に閉じ込められると、イオンは、空間電荷効果を被る。また、ドリフトチューブの円弧状部内に入らない、環状ストレージ部にあるイオンは、装置から出ることができず、失われる。   U.S. Patent Application Publication No. 2012/0153140 discloses an ion mobility analyzer that includes an annular storage section disposed upstream of an annular drift tube. In operation, ions are pulsed from the storage section into the drift tube, and then the ions are separated as they pass through the drift tube. In the low resolution mode of operation, ions are trapped by electrodes in the arcuate portion of the drift tube as they travel toward the exit of the drift tube. However, this known device has several drawbacks. For example, as ions travel along the drift tube and are confined within the arc, they undergo a space charge effect. Also, ions in the annular storage portion that do not enter the arcuate portion of the drift tube cannot be removed from the device and are lost.

米国特許出願公開第2010/0153140号によれば、イオンは、環状の導電性条片と出口開口を有する出口プレートとの間の電位差によって装置から引き出される。出口プレートからさらに離れたイオンは、出口プレートの近くのイオンよりも引き出し電場からの影響が少ない。引き出しプレートからより離れているイオンに対する引き出し電場が弱くなると、同じ移動度のイオンが装置を出るのにかかる時間は、変わり、装置を出るイオン移動度による分離の時間スケールおよび時間でみたイオン移動度ピーク幅よりも長いこともある。したがって、装置の分解能は、このような状況では劣悪になる。   According to US 2010/0153140, ions are extracted from the device by a potential difference between an annular conductive strip and an outlet plate having an outlet opening. Ions further away from the exit plate are less affected by the extracted electric field than ions near the exit plate. When the extraction electric field for ions farther away from the extraction plate becomes weaker, the time it takes for ions of the same mobility to exit the device changes, and the ion mobility in terms of time scale and time of separation by ion mobility leaving the device It may be longer than the peak width. Thus, the resolution of the device is poor in such situations.

米国特許出願公開第2010/0153140号はまた、イオンが螺旋状のポテンシャル障壁に対して駆動されて、イオンが、ドリフトチューブを通る螺旋状の経路を辿り、かつこの螺旋状の経路に沿って分離するようにする、高分解能動作モードを開示している。軸方向のイオン経路と比べて、螺旋状の経路では、装置の分解能を維持または改善するためには、装置に沿う電場を強くしなければならない。これは、螺旋状の経路がより長いためである。螺旋の分離方向における電場が電場の上限を超えなくとも、電場の軸方向成分が電場の上限を超えることがあり、異なる種のイオン移動度を変化させる。さらに、イオンがストレージ部の周りに均一に環状になって分布している場合、イオンがドリフトチューブ内へと軸方向にパルス状に引き出される時に、異なる環状の開始位置からのイオンは、装置軸に沿う異なる位置でらせん状のポテンシャル障壁に当たる。これは、イオンの初期の空間的な広がりを劇的に増加させ、装置の達成できる分解能に対して大きな影響を与え得る。   US 2010/0153140 also describes that ions are driven against a helical potential barrier so that the ions follow a helical path through the drift tube and are separated along this helical path. A high resolution mode of operation is disclosed. Compared to the axial ion path, the helical path requires a stronger electric field along the device in order to maintain or improve the resolution of the device. This is because the spiral path is longer. Even if the electric field in the spiral separation direction does not exceed the upper limit of the electric field, the axial component of the electric field may exceed the upper limit of the electric field, changing the ion mobility of different species. In addition, if the ions are distributed in a uniform annular shape around the storage section, ions from different annular starting positions will move to the instrument axis when ions are drawn axially into the drift tube. It hits the spiral potential barrier at different positions along. This dramatically increases the initial spatial extent of the ions and can have a significant impact on the resolution that can be achieved by the device.

イオンは、好適には、イオントラップの周囲にわたって、および/またはイオンガイドの周りにランダムに分布する。   The ions are preferably randomly distributed around the ion trap and / or around the ion guide.

本方法は、好適には、前記環状または同軸イオントラップ内において、軸方向におよび/または径方向に、イオンを閉じ込めることを含む。   The method preferably includes confining ions axially and / or radially within the annular or coaxial ion trap.

前記環状または同軸イオントラップは、好適には、複数の第1の電極を備え、また、前記方法は、好適には、前記環状または同軸イオントラップ内において、径方向にイオンを閉じ込めるために、RFまたはAC電圧を前記第1の電極に印加することをさらに含む。   The annular or coaxial ion trap preferably comprises a plurality of first electrodes, and the method preferably includes RF to confine ions radially within the annular or coaxial ion trap. Alternatively, the method further includes applying an AC voltage to the first electrode.

イオンは、好適には、環状または同軸イオントラップおよび/またはイオンガイドにおける内側および外側電極の間に径方向に閉じ込められ、また、RFまたはACポテンシャルは、好適には、前記イオンを径方向に閉じ込めるために、前記内側および外側電極に印加される。   The ions are preferably confined radially between the inner and outer electrodes in the annular or coaxial ion trap and / or ion guide, and the RF or AC potential preferably confines the ions radially. In order to be applied to the inner and outer electrodes.

イオンは、好適には、環状または同軸イオントラップおよび/またはイオンガイドにおける内側および外側電極の間に径方向に閉じ込められ、内側および外側電極のそれぞれは、好適には、複数の軸方向に分離または分割された電極を備える。軸方向に隣り合う電極は、異なる位相、好適には、逆位相のRF電圧を供給されてもよい。   The ions are preferably confined radially between the inner and outer electrodes in the annular or coaxial ion trap and / or ion guide, each of the inner and outer electrodes preferably separated in multiple axial directions. A divided electrode is provided. The axially adjacent electrodes may be supplied with RF voltages of different phases, preferably antiphase.

本方法は、前記環状または同軸イオントラップ内において、軸方向にイオンを閉じ込めるために、前記環状または同軸イオントラップの長手方向の軸方向に沿って、二次曲線DCポテンシャルまたは他のDCポテンシャル井戸を印加または維持することをさらに含んでもよい。   The method uses a quadratic DC potential or other DC potential well along the longitudinal axis of the annular or coaxial ion trap to confine ions in the axial direction within the annular or coaxial ion trap. Applying or maintaining may further be included.

上述のように、イオンは、環状または同軸イオントラップにおける内側および外側電極の間に径方向に閉じ込められてもよく、内側および外側電極のそれぞれは、複数の軸方向に分離または分割された電極を備えてもよい。これらの軸方向に分離または分割された電極には、長手方向の軸方向に沿って、二次曲線DCポテンシャルまたは他のDCポテンシャル井戸を形成するように、異なるDCポテンシャルを印加してもよい。   As described above, ions may be radially confined between inner and outer electrodes in an annular or coaxial ion trap, each of the inner and outer electrodes comprising a plurality of axially separated or divided electrodes. You may prepare. Different DC potentials may be applied to these axially separated or divided electrodes so as to form a quadratic DC potential or other DC potential wells along the longitudinal axial direction.

本方法は、好適には、前記環状または同軸イオントラップ内において、トロイダルイオントラップ領域内にイオンを閉じ込めることを含む。   The method preferably includes confining ions within the toroidal ion trap region within the annular or coaxial ion trap.

本方法は、好適には、前記環状または同軸イオントラップ内において、衝突により、イオンを冷却すること、および/またはイオンの運動エネルギーを低減することを含む。   The method preferably includes cooling the ions and / or reducing the kinetic energy of the ions by collision within the annular or coaxial ion trap.

前記イオンの少なくとも一部を軸方向に排出するステップは、以下を含んでもよい:(i)前記環状または同軸イオントラップおよび前記環状イオンガイドの間において軸方向のDCおよび/またはRFポテンシャル障壁の振幅を減らすこと、またはこれを除去すること;および/または(ii)DCおよび/またはRF電圧の振幅を減らす、または変えること;および/または(iii)DCポテンシャル井戸または疑ポテンシャル井戸を下げる、除去する、または変えること;および/または(iv)DCポテンシャル井戸を引き出しDCポテンシャルに変えること。   Ejecting at least a portion of the ions in the axial direction may include: (i) Amplitude of an axial DC and / or RF potential barrier between the annular or coaxial ion trap and the annular ion guide. And / or (ii) reduce or change the amplitude of the DC and / or RF voltage; and / or (iii) lower or remove the DC potential well or suspicion potential well. And / or (iv) pulling out a DC potential well and converting it to a DC potential.

前記イオンの少なくとも一部を軸方向に排出するステップは、好適には、環状または同軸イオントラップから、前記環状イオンガイドに沿って軸方向にイオンがパルス状に送出されるように、DC電場をパルス状にかけることを含んでもよい。   The step of axially ejecting at least a portion of the ions preferably comprises applying a DC electric field from an annular or coaxial ion trap so that ions are pulsed axially along the annular ion guide. It may include pulsing.

前記イオンの少なくとも一部を軸方向に排出するステップは、前記環状または同軸イオントラップに1つ以上の過渡DC電圧または電圧波形を印加することを含んでもよい。好適には、環状または同軸イオントラップは、一連の軸方向に分割または分離された電極を備え、また、1つ以上の過渡DC電圧または電圧波形を印加するステップは、電極のうちの連続する電極に1つ以上のDC電圧または電圧波形を印加することを含んで、イオンをイオントラップに沿って駆動して出すために、イオントラップに沿って進むポテンシャル障壁が、DC電圧によって形成されるようにする。   Ejecting at least a portion of the ions in the axial direction may include applying one or more transient DC voltages or voltage waveforms to the annular or coaxial ion trap. Preferably, the annular or coaxial ion trap comprises a series of axially divided or separated electrodes, and the step of applying one or more transient DC voltages or voltage waveforms is a continuous electrode of the electrodes. A potential barrier traveling along the ion trap is formed by the DC voltage to drive ions out along the ion trap, including applying one or more DC voltages or voltage waveforms to the To do.

環状または同軸イオントラップは、第1の半径r1を有し、前記環状イオンガイドは、第2の半径r2を有する。ただし、r1>r2、r1=r2またはr1<r2である。   The annular or coaxial ion trap has a first radius r1, and the annular ion guide has a second radius r2. However, r1> r2, r1 = r2, or r1 <r2.

環状イオンガイドは、好適には、イオン移動度分析計またはセパレータを備え、イオンは、イオンガイドに沿って通過する際に、そのイオン移動度に従って分離される。イオンガイドは、好適には、ガスを含み、イオンは、ガスを介して駆動されて、イオンが、ガスを介したそのイオン移動度に従って分離するようにしてもよい。イオンは、イオン移動度分析計またはセパレータ内にパルス状に送出され、その中を進み、そして検出されてもよい。任意の所与のイオンが、分析計またはセパレータ内にパルス状に送出されてから検出されるまでの時間を使用して、イオンのイオン移動度を判定してもよい。   The annular ion guide preferably comprises an ion mobility analyzer or separator, and ions are separated according to their ion mobility as they pass along the ion guide. The ion guide preferably includes a gas, and the ions may be driven through the gas such that the ions are separated according to their ion mobility through the gas. Ions may be pulsed into an ion mobility analyzer or separator, traveled through, and detected. The time from when any given ion is pulsed into the analyzer or separator until it is detected may be used to determine the ion mobility of the ion.

本方法は、前記環状イオンガイドの軸方向の長さに沿ってイオンを駆り立てるために、前記環状イオンガイドに1つ以上の過渡DC電圧を印加することをさらに含んでもよい。好適には、イオンガイドは、一連の軸方向に分割または分離された電極を備え、また、前記イオンガイドに1つ以上の過渡DC電圧を印加するステップは、電極のうちの連続する電極に1つ以上のDC電圧を印加することを含んで、イオンをイオンガイドに沿って駆動するために、イオンガイドに沿って進むポテンシャル障壁が、DC電圧によって形成されるようにする。   The method may further include applying one or more transient DC voltages to the annular ion guide to drive ions along the axial length of the annular ion guide. Preferably, the ion guide comprises a series of axially divided or separated electrodes, and the step of applying one or more transient DC voltages to the ion guide includes 1 to one of the successive electrodes. In order to drive ions along the ion guide, including applying one or more DC voltages, a potential barrier traveling along the ion guide is formed by the DC voltage.

本方法は、前記環状イオンガイドの軸方向の長さに沿ってイオンを駆り立てるために、前記環状イオンガイドへの1つ以上の定常DC電圧、またはイオンガイドの少なくとも一部に沿う定常電位差を印加することをさらに含んでもよい。   The method applies one or more steady DC voltages to the annular ion guide or a steady potential difference along at least a portion of the ion guide to drive ions along the axial length of the annular ion guide. It may further include doing.

本方法は、イオンを、前記環状イオンガイドの端部に向けてトンネルさせる(tunneled)、集束させる(funneled)または他の方法で収束させる(focused)ことを含んでもよい。   The method may include tunneling the ions toward the end of the annular ion guide, funneled, or otherwise focused.

前記環状または同軸イオントラップの近位にある前記環状イオンガイドの第1の端部は、好適には、断面が環状のイオン閉じ込め領域を有し、前記イオンガイドの第2の遠位端部は、断面が非環状、円形、矩形またはその他である、イオン閉じ込め領域を有してもよい。イオンガイドを形成する電極は、好適には、イオンが、イオンガイドの環状の第1の端部から、断面が非環状、円形、矩形またはその他の形状である第2の遠位端部に送られるように配置および構成される。   The first end of the annular ion guide proximal to the annular or coaxial ion trap preferably has an ion confinement region with an annular cross section, and the second distal end of the ion guide is , May have an ion confinement region having a non-circular, circular, rectangular or other cross-section. The electrode forming the ion guide preferably delivers ions from the annular first end of the ion guide to a second distal end having a non-circular, circular, rectangular or other shape in cross section. Arranged and configured as

本方法は、前記環状イオンガイドからのイオンを、イオントンネルイオンガイド、イオン集束イオンガイド、または多重極ロッドセットイオンガイド内に移動することを含んでもよい。   The method may include moving ions from the annular ion guide into an ion tunnel ion guide, an ion focused ion guide, or a multipole rod set ion guide.

本方法は、イオンを円周方向に再度分布させ、円周方向に圧縮されたイオンビームを形成するために、前記環状イオンガイドの1つ以上の部分に1つ以上のDC電圧またはポテンシャルを印加することを含んでもよい。   The method applies one or more DC voltages or potentials to one or more portions of the annular ion guide to redistribute the ions in the circumferential direction and form a circumferentially compressed ion beam. May include.

本方法は、イオンを、イオンガイドの円周方向にわたって、イオンガイドの円周の一部だけに及んで延びるイオンガイドの円弧状部内に強制的に送り込むために、前記イオンガイドの少なくとも一部に1つ以上の電圧を印加することを含んでもよい。前記イオンガイドの少なくとも一部は、好適には、イオントラップの近位にある端部の反対側にある、イオンガイドの端部である。イオンは、好適には、イオンガイドの円弧状部内に圧縮され、次いで、下流にあるイオンガイド、分析計または検出器などの、下流の装置内に移動される。イオンをイオンガイドの端部で円弧状部内に圧縮することによって、イオンを、イオンを受けるのに非環状の断面を有する下流の装置内へと、より効率的に移動することができる。イオンは、好適には、イオンガイドの端部でのみ、円弧状部内に圧縮される。イオンガイドの円弧状部は、好適には、イオンガイドの円周の<75%、<50%、<30%、<20%、または<10%だけに及んで延びる。   The method includes forcing ions into at least a portion of the ion guide to force ions into an arcuate portion of the ion guide that extends across the circumference of the ion guide and extends only over a portion of the circumference of the ion guide. It may include applying one or more voltages. At least a portion of the ion guide is preferably the end of the ion guide that is opposite the end that is proximal to the ion trap. The ions are preferably compressed into an arcuate portion of the ion guide and then moved into a downstream device, such as a downstream ion guide, analyzer or detector. By compressing the ions into the arc at the end of the ion guide, the ions can be moved more efficiently into a downstream device having a non-circular cross-section to receive the ions. The ions are preferably compressed into the arcuate portion only at the end of the ion guide. The arcuate portion of the ion guide preferably extends over only <75%, <50%, <30%, <20%, or <10% of the circumference of the ion guide.

イオンガイドは、好適には、イオンガイドの軸の周りに円周方向に配置される1つ以上の電極を備え、これらの電極に、イオンをイオンガイドの円周方向にわたって円弧状部内に駆動するように1つ以上の電圧を印加する。   The ion guide preferably comprises one or more electrodes arranged circumferentially around the axis of the ion guide, on which the ions are driven into the arcuate part over the circumferential direction of the ion guide. One or more voltages are applied.

複数の電極は、好適には、イオンガイドの軸の周りに円周方向に配置され、これらの電極に、イオンをイオンガイドの円周方向にわたって円弧状部内に駆動するように1つ以上の電圧を印加し;および/または抵抗性の被覆を有する電極を、イオンガイドの軸の周りに円周方向に配置してもよく、電極に、イオンをイオンガイドの円周方向にわたって円弧状部内に駆動するように1つ以上の電圧を印加してもよい。   The plurality of electrodes are preferably arranged circumferentially around the axis of the ion guide, and one or more voltages are applied to these electrodes so as to drive ions into the arcuate portion across the circumferential direction of the ion guide. And / or an electrode with a resistive coating may be arranged circumferentially around the axis of the ion guide and drive the ions into the arcuate part over the circumferential direction of the ion guide As such, one or more voltages may be applied.

好適には、イオンは、イオンガイドの環状領域において内側および外側電極の間に径方向に閉じ込められる。好適には、複数の内側電極が、イオンガイドの軸の周りに円周方向に配置される、および/または複数の外側電極が、イオンガイドの軸の周りに円周方向に配置される。イオンをイオンガイドの円周方向にわたって円弧状部内に駆動するために、これらの内側および外側電極の一方または両方に電圧を印加する。   Preferably, the ions are confined radially between the inner and outer electrodes in the annular region of the ion guide. Preferably, a plurality of inner electrodes are arranged circumferentially around the axis of the ion guide and / or a plurality of outer electrodes are arranged circumferentially around the axis of the ion guide. A voltage is applied to one or both of these inner and outer electrodes in order to drive ions into the arcuate portion across the circumferential direction of the ion guide.

イオンを円弧状部内に駆動するために電極に印加された1つ以上の電圧は、好適には、DC電圧であるが、RF疑ポテンシャルであってもよい。   The one or more voltages applied to the electrodes to drive the ions into the arcuate portion are preferably DC voltages, but may be RF suspect potentials.

本方法は、イオンガイドの収束領域においてイオンを収束または圧縮することを含んでもよく、収束領域は、前記イオントラップの近位にある、前記環状イオンガイドの一部に対して減圧下で維持される。イオンが円弧状部内に圧縮される領域は、前記減圧下で維持されてもよい。   The method may include focusing or compressing ions in a focusing region of the ion guide, the focusing region being maintained under reduced pressure relative to a portion of the annular ion guide that is proximal to the ion trap. The The region where ions are compressed into the arcuate portion may be maintained under the reduced pressure.

前記環状イオンガイドの一部は、好適には、円周方向に分割された内側電極および/または円周方向に分割された外側電極を備え、
前記方法は、前記分割された内側電極および/または前記分割された外側電極に異なるDCポテンシャルおよび/または異なるRF疑ポテンシャルを印加することによって、イオンを、好適には、イオンガイドの円弧状部内に、収束することを含んでもよい。
A portion of the annular ion guide preferably comprises an inner electrode divided in the circumferential direction and / or an outer electrode divided in the circumferential direction,
The method applies ions, preferably within the arcuate portion of the ion guide, by applying different DC potentials and / or different RF potentials to the split inner electrode and / or the split outer electrode. , May include convergence.

本方法は、前記環状イオンガイドの環状イオンガイド容積部の一部にイオンを閉じ込めるために、前記環状イオンガイドの一部に、ある角度の、または傾斜したDCポテンシャルまたはDC電場を印加することを含んでもよい。   The method comprises applying an angular or tilted DC potential or DC electric field to a portion of the annular ion guide to confine ions to a portion of the annular ion guide volume of the annular ion guide. May be included.

本方法は、イオンガイドの円周の一部だけの周りに軸方向のポテンシャル障壁を印加することを含んで、イオンが、障壁が配置されている円周領域で、イオンガイドに沿って軸方向に通ることができないように、かつ、イオンが、障壁が配置されていないイオンガイドの円弧状部を通って、イオンガイドに沿って軸方向に通ることができるようにしてもよい。   The method includes applying an axial potential barrier around only a portion of the circumference of the ion guide, wherein the ions are axially along the ion guide in a circumferential region where the barrier is located. And ions may pass axially along the ion guide through the arcuate portion of the ion guide where no barrier is disposed.

ポテンシャル障壁は、好適には、イオンガイドの長手方向の軸に平行な方向および前記軸に直交する方向の間の角度で延び、その結果、イオンがイオンガイドに沿って軸方向に移動すると、障壁によってイオンガイドの円周方向にわたって円弧状部内に強制的に送り込まれる。   The potential barrier preferably extends at an angle between a direction parallel to the longitudinal axis of the ion guide and a direction perpendicular to the axis such that when the ions move axially along the ion guide, the barrier Is forcibly fed into the arc-shaped portion over the circumferential direction of the ion guide.

障壁は、好適には、イオンガイドを形成する電極にDCポテンシャルを印加することによって形成される。上述のように、イオンガイドの電極は、円周方向および/または軸方向に分割されてもよく、障壁を形成するために、これらの電極に異なるポテンシャルを印加してもよい。あるいは、障壁を形成するために、ACまたはRFポテンシャルを電極に印加してもよい。   The barrier is preferably formed by applying a DC potential to the electrode forming the ion guide. As described above, the electrodes of the ion guide may be divided circumferentially and / or axially and different potentials may be applied to these electrodes to form a barrier. Alternatively, an AC or RF potential may be applied to the electrode to form a barrier.

環状または同軸イオントラップは、好適には、複数の内側電極および複数の外側電極と、前記内側および外側電極の間に環状または同軸イオントラップ領域とを備える。代替的、または追加的に、環状イオンガイドは、好適には、複数の内側電極および複数の外側電極と、前記内側および外側電極の間に環状イオンガイド領域とを備える。   The annular or coaxial ion trap preferably comprises a plurality of inner and outer electrodes and an annular or coaxial ion trap region between the inner and outer electrodes. Alternatively or additionally, the annular ion guide preferably comprises a plurality of inner and outer electrodes and an annular ion guide region between the inner and outer electrodes.

環状イオンガイドは、複数の内側電極および複数の外側電極と、前記内側および外側電極の間に環状イオンガイド領域とを備え、環状イオンガイド領域の半径は、イオントラップに近位のイオンガイドの端部からイオンガイドの反対側の端部への方向に、減少および/または増加してもよい。   The annular ion guide comprises a plurality of inner electrodes and a plurality of outer electrodes, and an annular ion guide region between the inner and outer electrodes, the radius of the annular ion guide region being the end of the ion guide proximal to the ion trap. It may decrease and / or increase in the direction from the part to the opposite end of the ion guide.

前記環状イオンガイドを形成する複数の内側および外側電極の半径は、好適には、半径が減少するイオンガイド領域を形成するために、環状イオンガイドの軸方向の長さに沿って漸減する。あるいは、前記環状イオンガイドを形成する複数の内側および外側電極の半径は、好適には、半径が増加するイオンガイド領域を形成するために、環状イオンガイドの軸方向の長さに沿って漸増する。   The radii of the plurality of inner and outer electrodes that form the annular ion guide are preferably gradually reduced along the axial length of the annular ion guide to form an ion guide region of decreasing radius. Alternatively, the radii of the plurality of inner and outer electrodes forming the annular ion guide preferably increase gradually along the axial length of the annular ion guide to form an ion guide region of increasing radius. .

前記環状イオンガイド内における環状イオンガイド領域の外径は、次第に先細になる、すなわち漸減してもよい。   The outer diameter of the annular ion guide region in the annular ion guide may be gradually tapered, that is, gradually decreased.

本方法は、前記環状または同軸イオントラップを第1の圧力p1に維持することと、前記環状イオンガイドを第2の圧力p2に維持することとを含んでもよい。ただし、p1>p2、p1=p2またはp1<p2である。   The method may include maintaining the annular or coaxial ion trap at a first pressure p1 and maintaining the annular ion guide at a second pressure p2. However, p1> p2, p1 = p2, or p1 <p2.

本方法は、前記環状または同軸イオントラップ内に、イオンを軸方向および/または接線方向に注入することを含んでもよい。   The method may include implanting ions axially and / or tangentially into the annular or coaxial ion trap.

本方法は、好適には、イオントラップの長手方向の軸に沿って、イオンをイオントラップ内に導入することを含む。   The method preferably includes introducing ions into the ion trap along the longitudinal axis of the ion trap.

イオンは、好適には、イオンガイドを通してイオンガイドの軸方向に合わせた電場によって駆動され、好適には、この電場は、軸方向の成分のみを有し、径方向の成分は持たない。   The ions are preferably driven by an electric field aligned with the axial direction of the ion guide through the ion guide, and preferably this electric field has only an axial component and no radial component.

本発明はまた、質量および/またはイオン移動度分析計を提供し、本分析計は、
イオンをトラップするように配置および適合される環状または同軸イオントラップと、
環状イオンガイドと、
制御システムであって、
(i)前記環状または同軸イオントラップにイオンをトラップし、イオントラップにトラップされたイオンを、環状または同軸イオントラップに全周にわたって分布させるように、また
(ii)前記環状または同軸イオントラップから前記環状イオンガイド内に、前記環状または同軸イオントラップ内の少なくとも一部のイオンを軸方向に排出させ、イオンがイオンガイドの長さの少なくとも一部に沿って進む時、環状イオンガイドの周囲にわたるイオンの動きに制限がなく、またイオンは、イオンガイドに沿って進むにつれて、軸方向に分離するように、配置および適合される制御システムとを備え、
分析計の電極構成が、環状形状の断面を有するイオンビームから非環状形状の断面を有するイオンビームにイオンを変えるように配置および構成される。
The present invention also provides a mass and / or ion mobility analyzer, the analyzer comprising:
An annular or coaxial ion trap arranged and adapted to trap ions; and
An annular ion guide;
A control system,
(I) trap ions in the annular or coaxial ion trap, and distribute ions trapped in the ion trap over the entire circumference in the annular or coaxial ion trap; and (ii) from the annular or coaxial ion trap When an ion is ejected in the annular ion guide in the axial direction at least a portion of the ions in the annular or coaxial ion trap, the ions travel around at least a portion of the length of the ion guide and the ions span the circumference of the annular ion guide. A control system that is arranged and adapted to axially separate as the ions travel along the ion guide;
The analyzer electrode configuration is arranged and configured to change ions from an ion beam having an annular cross section to an ion beam having a non-annular cross section.

本分析計は、好適には、本明細書で説明する方法のうちの任意の1つを行うように配置および構成される。   The analyzer is preferably arranged and configured to perform any one of the methods described herein.

環状または同軸イオントラップは、好適には、前記環状または同軸イオントラップ内において、軸方向および/または径方向にイオンを閉じ込めるように配置および適合される。   The annular or coaxial ion trap is preferably arranged and adapted to confine ions axially and / or radially within the annular or coaxial ion trap.

前記環状または同軸イオントラップは、好適には、複数の第1の電極を備え、また、前記質量分析計は、好適には、前記環状または同軸イオントラップ内において、径方向にイオンを閉じ込めるために、前記第1の電極にRFまたはAC電圧を印加するように配置および適合される。   The annular or coaxial ion trap preferably comprises a plurality of first electrodes, and the mass spectrometer is preferably for confining ions radially within the annular or coaxial ion trap. , Arranged and adapted to apply an RF or AC voltage to the first electrode.

本分析計は、好適には、前記環状または同軸イオントラップ内において、トロイダルイオントラップ領域内にイオンを閉じ込めるように構成される。   The analyzer is preferably configured to confine ions within a toroidal ion trap region within the annular or coaxial ion trap.

環状または同軸イオントラップは、好適には、前記環状または同軸イオントラップ内において、衝突により、イオンを冷却する、および/またはイオンの運動エネルギーを低減するように配置および適合される。   The annular or coaxial ion trap is preferably arranged and adapted to cool the ions and / or reduce the kinetic energy of the ions by collision within the annular or coaxial ion trap.

本分析計は、好適には、前記環状または同軸イオントラップ内において、軸方向にイオンを閉じ込めるために、前記環状または同軸イオントラップの軸方向に沿って、二次曲線DCポテンシャルまたは他のDCポテンシャル井戸を印加または維持するように配置および適合される装置を備えてもよい。   The analyzer preferably has a quadratic or other DC potential along the axial direction of the annular or coaxial ion trap to confine ions in the axial direction within the annular or coaxial ion trap. A device arranged and adapted to apply or maintain the well may be provided.

本制御システムは、以下によって、前記環状または同軸イオントラップから前記環状イオンガイド内にイオンを軸方向に排出させるように配置および適合されてもよい:(i)前記環状または同軸イオントラップおよび前記環状イオンガイドの間において軸方向のDCおよび/またはRFポテンシャル障壁の振幅を減らすこと、またはこれを除去すること;および/または(ii)DCおよび/またはRF電圧の振幅を減らす、または変えること;および/または(iii)DCポテンシャル井戸または疑ポテンシャル井戸を下げる、除去する、または変えること;および/または(iv)DCポテンシャル井戸を引き出しDCポテンシャルに変えること。   The control system may be arranged and adapted to axially eject ions from the annular or coaxial ion trap into the annular ion guide by: (i) the annular or coaxial ion trap and the annular Reducing or removing the amplitude of the axial DC and / or RF potential barrier between the ion guides; and / or (ii) reducing or changing the amplitude of the DC and / or RF voltage; and And / or (iii) lowering, removing or changing a DC potential well or a pseudopotential well; and / or (iv) extracting the DC potential well into a DC potential.

本制御システムは、好適には、前記環状または同軸イオントラップから前記環状イオンガイド内にイオンを軸方向に排出させるために、DC電場をパルス状にかけるように配置および適合される。   The control system is preferably arranged and adapted to pulse the DC electric field to eject ions from the annular or coaxial ion trap into the annular ion guide in the axial direction.

本制御システムは、前記環状または同軸イオントラップから前記環状イオンガイド内にイオンを軸方向に排出させるために、前記環状または同軸イオントラップに1つ以上の過渡DC電圧または電圧波形を印加するように配置および適合されてもよい。   The control system applies one or more transient DC voltages or voltage waveforms to the annular or coaxial ion trap to axially eject ions from the annular or coaxial ion trap into the annular ion guide. It may be arranged and adapted.

環状または同軸イオントラップは、第1の半径r1を有し、前記環状イオンガイドは、第2の半径r2を有する。ただし、r1>r2、r1=r2またはr1<r2である。   The annular or coaxial ion trap has a first radius r1, and the annular ion guide has a second radius r2. However, r1> r2, r1 = r2, or r1 <r2.

環状イオンガイドは、好適には、イオン移動度分析計またはセパレータを備える。   The annular ion guide preferably comprises an ion mobility analyzer or separator.

本分析計は、好適には、前記環状イオンガイドの軸方向の長さに沿ってイオンを駆り立てるために、前記環状イオンガイドに1つ以上の過渡DC電圧を印加するように配置および適合される装置を備える。   The analyzer is preferably arranged and adapted to apply one or more transient DC voltages to the annular ion guide to drive ions along the axial length of the annular ion guide. Equipment.

本分析計は、好適には、前記環状イオンガイドの軸方向の長さに沿ってイオンを駆り立てるために、前記環状イオンガイドに1つ以上の定常DC電圧を印加するように配置および適合される装置を備える。   The analyzer is preferably arranged and adapted to apply one or more steady DC voltages to the annular ion guide to drive ions along the axial length of the annular ion guide. Equipment.

本分析計は、イオンを、前記環状イオンガイドの端部に向けてトンネル、集束または他の方法で収束させるように配置および適合される装置を備えてもよい。   The analyzer may comprise a device that is arranged and adapted to focus, tunnel, focus or otherwise focus ions toward the end of the annular ion guide.

前記環状または同軸イオントラップの近位にある前記環状イオンガイドの第1の端部は、断面が環状のイオン閉じ込め領域を有し、前記イオンガイドの第2の遠位端部は、断面が非環状、円形、矩形またはその他である、イオン閉じ込め領域を有してもよい。   The first end of the annular ion guide proximal to the annular or coaxial ion trap has an ion confinement region that is annular in cross section, and the second distal end of the ion guide is non-cross-sectional. It may have an ion confinement region that is annular, circular, rectangular or otherwise.

本分析計は、前記環状イオンガイドからのイオンを、イオントンネルイオンガイド、イオン集束イオンガイド、または多重極ロッドセットイオンガイド内に移動するように配置および適合される装置を備えてもよい。   The analyzer may comprise a device arranged and adapted to move ions from the annular ion guide into an ion tunnel ion guide, ion focused ion guide, or multipole rod set ion guide.

本分析計は、イオンを再度分布させ、圧縮されたイオンビームを形成させるために、前記環状イオンガイドの1つ以上の部分に1つ以上のDC電圧またはポテンシャルを印加するように配置および適合される装置を備えてもよい。   The analyzer is arranged and adapted to apply one or more DC voltages or potentials to one or more portions of the annular ion guide to redistribute ions and form a compressed ion beam. A device may be provided.

本分析計は、前記環状または同軸イオントラップの近位にある前記環状イオンガイドの一部に対して、前記イオンガイドのイオン収束領域の圧力を減らすように配置および適合される装置を備えてもよい。   The analyzer may also comprise a device arranged and adapted to reduce the pressure in the ion focusing region of the ion guide relative to the portion of the annular ion guide proximal to the annular or coaxial ion trap. Good.

前記環状イオンガイドの一部は、好適には、1つ以上の分割された内側電極および/または1つ以上の分割された外側電極を備え、前記制御システムは、好適には、前記1つ以上の分割された内側電極および/または前記1つ以上の分割された外側電極に、異なるDCポテンシャルおよび/または異なるRF疑ポテンシャルを印加することによってイオンを収束させるようにさらに配置および適合される。   A portion of the annular ion guide preferably comprises one or more segmented inner electrodes and / or one or more segmented outer electrodes, and the control system preferably comprises the one or more segmented ion electrodes. Are further arranged and adapted to focus ions by applying different DC potentials and / or different RF potentials to the divided inner electrodes and / or the one or more divided outer electrodes.

前記制御システムは、前記環状イオンガイドの環状イオンガイド容積部の一部にイオンを閉じ込めるために、前記環状イオンガイドの一部に、ある角度の、または傾斜したDCポテンシャルまたはDC電場を印加するように配置および適合されてもよい。   The control system applies an angular or tilted DC potential or DC electric field to a portion of the annular ion guide to confine ions to a portion of the annular ion guide volume of the annular ion guide. May be arranged and adapted to.

前記環状または同軸イオントラップは、好適には、複数の内側電極および複数の外側電極と、前記内側および外側電極の間に環状または同軸イオントラップ領域とを備える。   The annular or coaxial ion trap preferably comprises a plurality of inner and outer electrodes and an annular or coaxial ion trap region between the inner and outer electrodes.

前記環状イオンガイドは、好適には、複数の内側電極および複数の外側電極と、前記内側および外側電極の間に環状イオンガイド領域とを備える。   The annular ion guide preferably includes a plurality of inner electrodes and a plurality of outer electrodes, and an annular ion guide region between the inner and outer electrodes.

前記環状イオンガイドを形成する複数の内側電極の半径は、環状イオンガイドの軸方向の長さに沿って漸減してもよい。   The radii of the plurality of inner electrodes forming the annular ion guide may be gradually decreased along the axial length of the annular ion guide.

前記環状イオンガイド内における環状イオンガイド容積部の外径は、次第に先細になる、すなわち漸減してもよい。   The outer diameter of the annular ion guide volume in the annular ion guide may gradually taper, that is, gradually decrease.

本分析計は、前記環状または同軸イオントラップを第1の圧力p1に維持し、前記環状イオンガイドを第2の圧力p2に維持するように配置および適合される装置を備えてもよい。ただし、p1>p2、p1=p2またはp1<p2である。   The analyzer may comprise a device arranged and adapted to maintain the annular or coaxial ion trap at a first pressure p1 and the annular ion guide at a second pressure p2. However, p1> p2, p1 = p2, or p1 <p2.

本分析計は、前記環状または同軸イオントラップ内に、イオンを軸方向および/または接線方向に注入するように配置および適合される装置を備えてもよい。   The analyzer may comprise a device arranged and adapted to inject ions axially and / or tangentially into the annular or coaxial ion trap.

第2の実施態様によれば、本発明は、質量および/またはイオン移動度分析の方法を提供し、
環状または同軸イオントラップにイオンをトラップすることと、
前記環状または同軸イオントラップから環状イオンガイド内に前記イオンの少なくとも一部を軸方向に排出することとを含む。
According to a second embodiment, the present invention provides a method for mass and / or ion mobility analysis,
Trapping ions in an annular or coaxial ion trap;
Discharging at least a portion of the ions from the annular or coaxial ion trap into an annular ion guide in the axial direction.

イオンは、好適には、イオントラップの周囲にわたって、および/またはイオンガイドの周りにランダムに分布する。   The ions are preferably randomly distributed around the ion trap and / or around the ion guide.

本方法は、本発明の第1の実施態様に関連する上記の特徴のうちの任意の2つ以上のうちの任意の1つ、または任意の組み合せを含んでもよい。   The method may include any one or any combination of any two or more of the above features associated with the first embodiment of the present invention.

イオントラップにトラップされたイオンは、好適には、環状または同軸イオントラップの全周にわたって分布する。   The ions trapped in the ion trap are preferably distributed over the entire circumference of the annular or coaxial ion trap.

イオンがイオンガイドに沿って進む時、環状イオンガイドの周囲にわたるイオンの動きには、好適には、制限がない。   As the ions travel along the ion guide, the movement of the ions around the annular ion guide is preferably not limited.

イオンは、好適には、イオンガイドに沿って進むにつれて、軸方向に分離する。   The ions are preferably separated axially as they travel along the ion guide.

本方法は、好適には、環状形状の断面を有するイオンビームから非環状形状の断面を有するイオンビームにイオンを変えることを含む。イオンガイドは、イオンビームの形状をイオンガイドの出口に近づくにつれて変えるように構成されてもよい。   The method preferably includes changing ions from an ion beam having an annular shaped cross section to an ion beam having a non-annular shaped cross section. The ion guide may be configured to change the shape of the ion beam as it approaches the exit of the ion guide.

本発明の第2の実施態様によれば、さらに、質量および/またはイオン移動度分析計が提供され、本分析計は、
イオンをトラップするように配置および適合される環状または同軸イオントラップと、
環状イオンガイドと、
制御システムであって、
(i)前記環状または同軸イオントラップにイオンをトラップするように、また
(ii)前記環状または同軸イオントラップから環状イオンガイド内に、前記環状または同軸イオントラップ内の少なくとも一部のイオンを軸方向に排出させるように、
配置および適合される制御システムとを備える。
According to a second embodiment of the present invention, there is further provided a mass and / or ion mobility analyzer, the analyzer comprising:
An annular or coaxial ion trap arranged and adapted to trap ions; and
An annular ion guide;
A control system,
(I) trap ions in the annular or coaxial ion trap; and (ii) axially direct at least some of the ions in the annular or coaxial ion trap from the annular or coaxial ion trap into an annular ion guide. So that
And a control system to be arranged and adapted.

本分析計は、好適には、本明細書で説明する方法のうちの任意の2つ以上のうちの任意の1つ、または任意の組み合せを行うように配置および構成される。   The analyzer is preferably arranged and configured to perform any one or any combination of any two or more of the methods described herein.

例えば、イオンガイドの電極は、イオンビームの形状を、環状形状の断面から非環状形状の断面を有するイオンビームへと、イオンガイドの出口に近づくにつれて変えるように配置および構成されてもよい。   For example, the electrode of the ion guide may be arranged and configured to change the shape of the ion beam from an annular shaped cross section to an ion beam having a non-annular cross section as it approaches the exit of the ion guide.

本発明の別の実施態様によれば、RF閉じ込め同軸イオンガイドまたは同軸イオントラップ内にイオンを蓄積および注入する方法が提供され、
(a)イオンがランダムに分布する、トロイダルイオントラップまたはイオントラップ領域を備える環状容積部にイオンを蓄積することと、
(b)緩衝ガスとの衝突によって、蓄積されたイオンの集団を冷却すること、または運動エネルギーを減らすことと、
(c)蓄積されたイオンを環状体として同軸幾何形状イオンガイド内に排出することとを含む。
According to another embodiment of the present invention, there is provided a method for storing and implanting ions in an RF confined coaxial ion guide or coaxial ion trap,
(A) accumulating ions in an annular volume with a toroidal ion trap or ion trap region where the ions are randomly distributed;
(B) cooling an accumulated population of ions or reducing kinetic energy by collision with a buffer gas;
(C) discharging the accumulated ions into the coaxial geometry ion guide as an annulus.

本方法は、本発明の第1の実施態様に関連する本明細書に説明する特徴のうちの任意の2つ以上のうちの任意の1つ、または任意の組み合せを含んでもよい。   The method may include any one or any combination of any two or more of the features described herein relating to the first embodiment of the invention.

トロイダルイオントラップは、好適には、同軸イオンガイドと同じ構造の一部である。   The toroidal ion trap is preferably part of the same structure as the coaxial ion guide.

同軸イオンガイドは、イオン移動度分析計またはセパレータ(「IMS」)分離装置を備えてもよい。   The coaxial ion guide may comprise an ion mobility analyzer or separator (“IMS”) separator.

排出は、パルス状のDC加速電場を迅速に印加することによって達成されてもよい。   Ejection may be achieved by rapidly applying a pulsed DC acceleration electric field.

排出は、進行DC波または1つ以上の過渡DC電圧波を印加することによって達成されてもよい。   Ejection may be achieved by applying a traveling DC wave or one or more transient DC voltage waves.

実施形態によれば、本分析計は、
(a)以下からなる群から選択されるイオン源:(i)エレクトロスプレーイオン化(「ESI」)イオン源;(ii)大気圧光イオン化(「APPI」)イオン源;(iii)大気圧化学イオン化(「APCI」)イオン源;(iv)マトリックス支援レーザ脱離イオン化(「MALDI」)イオン源;(v)レーザ脱離イオン化(「LDI」)イオン源;(vi)大気圧イオン化(「API」)イオン源;(vii)シリコン上での脱離イオン化(「DIOS」)イオン源;(viii)電子衝撃(「EI」)イオン源;(ix)化学イオン化(「CI」)イオン源;(x)電界イオン化(「FI」)イオン源;(xi)電界脱離(「FD」)イオン源;(xii)誘導結合プラズマ(「ICP」)イオン源;(xiii)高速原子衝撃(「FAB」)イオン源;(xiv)液体二次イオン質量分析(「LSIMS」)イオン源;(xv)脱離エレクトロスプレーイオン化(「DESI」)イオン源;(xvi)ニッケル63放射線イオン源;(xvii)大気圧マトリックス支援レーザ脱離イオン化イオン源;(xviii)サーモスプレーイオン源;(xix)大気サンプリンググロー放電イオン化(「ASGDI」)イオン源;(xx)グロー放電(「GD」)イオン源;(xxi)インパクターイオン源;(xxii)リアルタイム直接分析(「DART」)イオン源;(xxiii)レーザースプレーイオン化(「LSI」)イオン源;(xxiv)ソニックスプレーイオン化(「SSI」)イオン源;(xxv)マトリックス支援入口イオン化(「MAII」)イオン源;および(xxvi)溶媒支援入口イオン化(「SAII」)イオン源;および/または
(b)1つ以上の連続またはパルス状のイオン源;および/または
(c)1つ以上のイオンガイド;および/または
(d)1つ以上のイオン移動度分離装置および/または1つ以上の非対称電界イオン移動度分析計装置;および/または
(e)1つ以上のイオントラップまたは1つ以上のイオントラップ領域;および/または
(f)以下からなる群から選択される1つ以上の衝突セル、フラグメンテーションセルまたは反応セル:(i)衝突誘起解離(「CID」)フラグメンテーション装置;(ii)表面誘起解離(「SID」)フラグメンテーション装置;(iii)電子移動解離(「ETD」)フラグメンテーション装置;(iv)電子捕獲解離(「ECD」)フラグメンテーション装置;(v)電子衝突または衝撃解離フラグメンテーション装置;(vi)光誘起解離(「PID」)フラグメンテーション装置;(vii)レーザ誘起解離フラグメンテーション装置;(viii)赤外線誘起解離装置;(ix)紫外線誘起解離装置;(x)ノズル・スキマーインターフェースフラグメンテーション装置;(xi)インソースフラグメンテーション装置;(xii)インソース衝突誘起解離フラグメンテーション装置;(xiii)熱源または温度源フラグメンテーション装置;(xiv)電場誘起フラグメンテーション装置;(xv)磁場誘起フラグメンテーション装置;(xvi)酵素消化または酵素分解フラグメンテーション装置;(xvii)イオンイオン反応フラグメンテーション装置;(xviii)イオン分子反応フラグメンテーション装置;(xix)イオン原子反応フラグメンテーション装置;(xx)イオン準安定イオン反応フラグメンテーション装置;(xxi)イオン準安定分子反応フラグメンテーション装置;(xxii)イオン準安定原子反応フラグメンテーション装置;(xxiii)イオンを反応させて、付加イオンまたはプロダクトイオンを形成するためのイオンイオン反応装置;(xxiv)イオンを反応させて、付加イオンまたはプロダクトイオンを形成するためのイオン分子反応装置;(xxv)イオンを反応させて、付加イオンまたはプロダクトイオンを形成するためのイオン原子反応装置;(xxvi)イオンを反応させて、付加イオンまたはプロダクトイオンを形成するためのイオン準安定イオン反応装置;(xxvii)イオンを反応させて、付加イオンまたはプロダクトイオンを形成するためのイオン準安定分子反応装置;(xxviii)イオンを反応させて、付加イオンまたはプロダクトイオンを形成するためのイオン準安定原子反応装置;および(xxix)電子イオン化解離(「EID」)フラグメンテーション装置;および/または
(g)以下からなる群から選択される質量分析計:(i)四重極質量分析計;(ii)2Dまたはリニア四重極質量分析計;(iii)ポールまたは3D四重極質量分析計;(iv)ペニングトラップ質量分析計;(v)イオントラップ質量分析計;(vi)磁場セクター質量分析計;(vii)イオンサイクロトロン共鳴(「ICR」)質量分析計;(viii)フーリエ変換イオンサイクロトロン共鳴(「FTICR」)質量分析計;(ix)静電場またはオービトラップ質量分析計;(x)フーリエ変換静電場またはオービトラップ質量分析計;(xi)フーリエ変換質量分析計;(xii)飛行時間型質量分析計;(xiii)直交加速飛行時間型質量分析計;および(xiv)直線加速飛行時間型質量分析計;および/または
(h)1つ以上のエネルギー分析部または静電場エネルギー分析部;および/または
(i)1つ以上のイオン検出器;および/または
(j)以下からなる群から選択される1つ以上のマスフィルタ:(i)四重極マスフィルタ;(ii)2Dまたはリニア四重極イオントラップ;(iii)ポールまたは3D四重極イオントラップ;(iv)ペニングイオントラップ;(v)イオントラップ;(vi)磁場セクターマスフィルタ;(vii)飛行時間型マスフィルタ;および(viii)ウィーンフィルタ;および/または
(k)イオンをパルス状に送出する装置またはイオンゲート;および/または
(l)実質的に連続なイオンビームをパルス状のイオンビームに変える装置をさらに備えてもよい。
According to an embodiment, the analyzer is
(A) an ion source selected from the group consisting of: (i) an electrospray ionization (“ESI”) ion source; (ii) an atmospheric pressure photoionization (“APPI”) ion source; (iii) an atmospheric pressure chemical ionization. ("APCI") ion source; (iv) matrix-assisted laser desorption ionization ("MALDI") ion source; (v) laser desorption ionization ("LDI") ion source; (vi) atmospheric pressure ionization ("API") (Vii) ion source on silicon (“DIOS”) ion source; (viii) electron impact (“EI”) ion source; (ix) chemical ionization (“CI”) ion source; (x ) Field ionization (“FI”) ion source; (xi) field desorption (“FD”) ion source; (xii) inductively coupled plasma (“ICP”) ion source; (xiii) fast atom bombardment. ("FAB") ion source; (xiv) liquid secondary ion mass spectrometry ("LSIMS") ion source; (xv) desorption electrospray ionization ("DESI") ion source; (xvi) nickel 63 radiation ion source; xvii) atmospheric pressure matrix assisted laser desorption ionization ion source; (xviii) thermospray ion source; (xix) atmospheric sampling glow discharge ionization (“ASGDI”) ion source; (xx) glow discharge (“GD”) ion source; (Xxi) impactor ion source; (xxii) real-time direct analysis (“DART”) ion source; (xxiii) laser spray ionization (“LSI”) ion source; (xxiv) sonic spray ionization (“SSI”) ion source; (Xxv) Matrix-assisted inlet ionization (“MAII”) And (xxvi) a solvent assisted inlet ionization (“SAII”) ion source; and / or (b) one or more continuous or pulsed ion sources; and / or (c) one or more ion guides; And / or (d) one or more ion mobility separators and / or one or more asymmetric field ion mobility analyzer devices; and / or (e) one or more ion traps or one or more ion traps. And / or (f) one or more collision cells, fragmentation cells or reaction cells selected from the group consisting of: (i) a collision induced dissociation (“CID”) fragmentation device; (ii) surface induced dissociation ( (SID)) fragmentation device; (iii) electron transfer dissociation (“ETD”) fragmentation device; (iv) electron capture Dissociation ("ECD") fragmentation device; (v) electron impact or impact dissociation fragmentation device; (vi) photo-induced dissociation ("PID") fragmentation device; (vii) laser induced dissociation fragmentation device; (viii) infrared induced dissociation device (Ix) UV-induced dissociation device; (x) Nozzle and skimmer interface fragmentation device; (xi) In-source fragmentation device; (xii) In-source collision-induced dissociation fragmentation device; (xiii) Heat source or temperature source fragmentation device; (xiv) (Xvi) Enzymatic digestion or enzymatic fragmentation apparatus; (xvii) Ion ion reaction fragmentation; (Xviii) ion molecule reaction fragmentation device; (xix) ion atom reaction fragmentation device; (xx) ion metastable ion reaction fragmentation device; (xxi) ion metastable molecular reaction fragmentation device; (xxii) ion metastable atom Reaction fragmentation apparatus; (xxiii) ion ion reaction apparatus for reacting ions to form addition ions or product ions; (xxiv) ion-molecule reaction for reacting ions to form addition ions or product ions An apparatus; (xxv) an ion atom reaction apparatus for reacting ions to form adduct ions or product ions; (xxvi) reacting ions to form adduct ions or product ions (Xxvii) ion metastable molecular reactor for reacting ions to form adduct ions or product ions; (xxviii) reacting ions to produce adduct ions or product ions An ion metastable atomic reactor to form; and (xxix) an electron ionization dissociation (“EID”) fragmentation device; and / or (g) a mass spectrometer selected from the group consisting of: (i) a quadrupole (Ii) a 2D or linear quadrupole mass spectrometer; (iii) a pole or 3D quadrupole mass spectrometer; (iv) a Penning trap mass spectrometer; (v) an ion trap mass spectrometer; ) A magnetic field sector mass spectrometer; (vii) an ion cyclotron resonance (“ICR”) mass spectrometer; ) Fourier transform ion cyclotron resonance (“FTICR”) mass spectrometer; (ix) electrostatic field or orbitrap mass spectrometer; (x) Fourier transform electrostatic field or orbitrap mass spectrometer; (xi) Fourier transform mass spectrometer; (Xii) a time-of-flight mass spectrometer; (xiii) an orthogonal acceleration time-of-flight mass spectrometer; and (xiv) a linear acceleration time-of-flight mass spectrometer; and / or (h) one or more energy analyzers or statics And / or (i) one or more ion detectors; and / or (j) one or more mass filters selected from the group consisting of: (i) a quadrupole mass filter; ii) a 2D or linear quadrupole ion trap; (iii) a pole or 3D quadrupole ion trap; (iv) a Penning ion trap; (vi) an ion trap; (vi) a magnetic sector mass filter; (vii) a time-of-flight mass filter; and (viii) a Wien filter; and / or (k) a device or ion gate that delivers ions in pulses; and / or (L) You may further provide the apparatus which changes a substantially continuous ion beam into a pulsed ion beam.

本分析計は、以下のいずれかをさらに備えてもよい。
(i)Cトラップおよびオービトラップ(登録商標)質量分析計であって、外側樽状電極と、同軸内側紡錘状電極とを備え、第1の動作モードでは、イオンがCトラップに送られた後、オービトラップ(登録商標)質量分析計内に注入され、第2の動作モードでは、イオンがCトラップに送られた後、衝突セルまたは電子移動解離装置に送られ、少なくとも一部のイオンが、フラグメントイオンにフラグメント化され、次いで、フラグメントイオンが、オービトラップ(登録商標)質量分析計内に注入される前に、Cトラップに送られる、Cトラップおよびオービトラップ(登録商標)質量分析計;および/または
(ii)積層リング構造イオンガイドであって、使用の際、イオンを通して送る開口をそれぞれが有する複数の電極を備え、電極の間隔が、イオン経路の長さに沿って増加し、イオンガイドの上流部における電極の開口が、第1の直径を有し、イオンガイドの下流部における電極の開口が、第1の直径よりも小さい第2の直径を有し、使用の際、連続する電極に逆位相のACまたはRF電圧が印加される、積層リング構造イオンガイド。
The analyzer may further include any of the following.
(I) C trap and orbitrap (registered trademark) mass spectrometer, comprising an outer barrel electrode and a coaxial inner spindle electrode; in a first mode of operation, after ions are sent to the C trap Injected into the Orbitrap® mass spectrometer and in the second mode of operation, ions are sent to the C trap and then to the collision cell or electron transfer dissociator, where at least some ions are A C trap and an Orbitrap® mass spectrometer that are fragmented into fragment ions and then sent to the C trap before being injected into the Orbitrap® mass spectrometer; and And / or (ii) a laminated ring structure ion guide comprising a plurality of electrodes each having an opening through which ions are passed in use; The distance of the electrode guide increases along the length of the ion path, the electrode opening upstream of the ion guide has a first diameter, and the electrode opening downstream of the ion guide is greater than the first diameter. A laminated ring structure ion guide having a second diameter that is also smaller, and in use, an anti-phase AC or RF voltage is applied to successive electrodes.

本分析計は、電極にACまたはRF電圧を供給するように配置および適合される装置を備えてもよい。ACまたはRF電圧は、好適には、以下からなる群から選択される振幅を有する:(i)<50Vピークトゥピーク;(ii)50〜100Vピークトゥピーク;(iii)100〜150Vピークトゥピーク;(iv)150〜200Vピークトゥピーク;(v)200〜250Vピークトゥピーク;(vi)250〜300Vピークトゥピーク;(vii)300〜350Vピークトゥピーク;(viii)350〜400Vピークトゥピーク;(ix)400〜450Vピークトゥピーク;(x)450〜500Vピークトゥピーク;および(xi)>500Vピークトゥピーク。   The analyzer may comprise a device that is arranged and adapted to supply an AC or RF voltage to the electrodes. The AC or RF voltage preferably has an amplitude selected from the group consisting of: (i) <50V peak-to-peak; (ii) 50-100V peak-to-peak; (iii) 100-150V peak-to-peak. (Iv) 150-200V peak-to-peak; (v) 200-250V peak-to-peak; (vi) 250-300V peak-to-peak; (vii) 300-350V peak-to-peak; (viii) 350-400V peak-to-peak (Ix) 400-450V peak-to-peak; (x) 450-500V peak-to-peak; and (xi)> 500V peak-to-peak.

ACまたはRF電圧は、好適には、以下からなる群から選択される周波数を有する:(i)<100kHz;(ii)100〜200kHz;(iii)200〜300kHz;(iv)300〜400kHz;(v)400〜500kHz;(vi)0.5〜1.0MHz;(vii)1.0〜1.5MHz;(viii)1.5〜2.0MHz;(ix)2.0〜2.5MHz;(x)2.5〜3.0MHz;(xi)3.0〜3.5MHz;(xii)3.5〜4.0MHz;(xiii)4.0〜4.5MHz;(xiv)4.5〜5.0MHz;(xv)5.0〜5.5MHz;(xvi)5.5〜6.0MHz;(xvii)6.0〜6.5MHz;(xviii)6.5〜7.0MHz;(xix)7.0〜7.5MHz;(xx)7.5〜8.0MHz;(xxi)8.0〜8.5MHz;(xxii)8.5〜9.0MHz;(xxiii)9.0〜9.5MHz;(xxiv)9.5〜10.0MHz;および(xxv)>10.0MHz。   The AC or RF voltage preferably has a frequency selected from the group consisting of: (i) <100 kHz; (ii) 100-200 kHz; (iii) 200-300 kHz; (iv) 300-400 kHz; v) 400-500 kHz; (vi) 0.5-1.0 MHz; (vii) 1.0-1.5 MHz; (viii) 1.5-2.0 MHz; (ix) 2.0-2.5 MHz; (X) 2.5-3.0 MHz; (xi) 3.0-3.5 MHz; (xii) 3.5-4.0 MHz; (xiii) 4.0-4.5 MHz; (xiv) 4.5 (Xv) 5.0-5.5 MHz; (xvi) 5.5-6.0 MHz; (xvii) 6.0-6.5 MHz; (xviii) 6.5-7.0 MHz; xix) 7.0-7.5 MHz; x) 7.5-8.0 MHz; (xxi) 8.0-8.5 MHz; (xxii) 8.5-9.0 MHz; (xxiii) 9.0-9.5 MHz; (xxiv) 9.5 10.0 MHz; and (xxv)> 10.0 MHz.

好適な実施形態は、イオンの蓄積、および同軸RF閉じ込めイオンガイド内へのイオンのパルスまたはパケットの注入の改良された方法に関する。   The preferred embodiment relates to an improved method of ion accumulation and ion pulse or packet injection into a coaxial RF confined ion guide.

好適な実施形態によれば、同軸イオンガイドと類似または同じ径方向の寸法のトロイダルイオントラップ領域は、第1のトラップに提供され、イオン集団を調整し、次いで、イオンの残りの環状体をイオンガイド内へと迅速に注入してもよい。トラップされたイオンは、好適には、全トロイダル容積部を満たすことができる。   According to a preferred embodiment, a toroidal ion trap region of similar or the same radial dimensions as the coaxial ion guide is provided in the first trap to adjust the ion population and then to ionize the remaining annulus of ions. It may be quickly injected into the guide. The trapped ions can preferably fill the entire toroidal volume.

トロイダルトラップ幾何形状は、好適には、利用可能な空間電荷容量を最大化し、同軸イオンガイド内へ直接注入するのに好適な容積にイオン集団を調整する。   The toroidal trap geometry preferably maximizes the available space charge capacity and adjusts the ion population to a suitable volume for direct injection into the coaxial ion guide.

好適な実施形態では、同軸RF閉じ込めイオンガイドは、好適には、イオン移動度分析計またはセパレータを備え、ここでは、イオンが、DC電場あるいは1つ以上の過渡DC電圧またはDC進行電圧波を用いて、入口から出口端部に駆動される。   In a preferred embodiment, the coaxial RF confined ion guide preferably comprises an ion mobility analyzer or separator, where the ions use a DC electric field or one or more transient DC voltages or DC traveling voltage waves. Driven from the inlet to the outlet end.

ここで、本発明の様々な実施形態を、単に例として、添付の図面を参照しながら説明する。   Various embodiments of the present invention will now be described, by way of example only, with reference to the accompanying drawings.

本発明の実施形態によるトロイダルイオントラップ領域を示す図である。It is a figure which shows the toroidal ion trap area | region by embodiment of this invention. 上流トロイダルイオントラップ領域を含む同軸イオン移動度分析計を示す図である。ここでは、イオンがイオントラップ領域に閉じ込められている。It is a figure which shows the coaxial ion mobility analyzer containing an upstream toroidal ion trap area | region. Here, ions are confined in the ion trap region. トロイダルイオントラップ領域を含む同軸イオン移動度分析計を示す図である。ここでは、イオンが、イオントラップ領域からイオン移動度分析計内に放出されている。It is a figure which shows the coaxial ion mobility analyzer containing a toroidal ion trap area | region. Here, ions are released from the ion trap region into the ion mobility analyzer. イオンガイドの出口でイオンを収束させる、実施形態を示す図である。It is a figure which shows embodiment which makes an ion converge at the exit of an ion guide. イオンガイドの出口でイオンを収束させるように配置される実施形態の断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view of an embodiment arranged to focus ions at the exit of an ion guide. 同軸イオンガイドが先細にされる、別の実施形態を示す図である。FIG. 6 shows another embodiment in which the coaxial ion guide is tapered.

図1は、本発明の実施形態によるトロイダルイオントラップ領域の斜視図を示している。イオントラップは、好適には、内側の一式の軸方向に分離される電極2と、外側の一式の軸方向に分離される電極1とを備え、これらがともに、環状イオントラップ容積部3を画定する。RF周波数ACポテンシャルまたは電圧の互いに逆の位相が、好適には、内側2および外側1の電極アレイの軸方向に交互となる電極に印加されて、環状イオントラップ容積部3内において径方向にイオンを閉じ込めるように作用する、環状疑ポテンシャルトラップ領域が形成されるようにする。   FIG. 1 shows a perspective view of a toroidal ion trap region according to an embodiment of the present invention. The ion trap preferably comprises an inner set of axially separated electrodes 2 and an outer set of axially separated electrodes 1, which together define an annular ion trap volume 3. To do. Opposite phases of the RF frequency AC potential or voltage are preferably applied to the axially alternating electrodes of the inner 2 and outer 1 electrode arrays to provide radial ionization within the annular ion trap volume 3. An annular suspicious potential trap region is formed that acts to confine each other.

図1にはまた、電気ポテンシャルのプロットを、イオントラップの軸方向の長さに沿う距離の関数として示し、好適には、内側の電極アレイ2および外側の電極アレイ1上にある電極のサブセットに印加される、軸方向のDCトラップポテンシャルの好適な形態を示している。トラップポテンシャルを形成するように、異なる軸方向の電極に異なるDCポテンシャルを印加してもよい。軸方向DCトラップポテンシャルは、イオンに対して軸方向に閉じ込め力を提供する。イオンは、外部イオン源から、トラップ領域3内に注入されてもよい。トラップ領域では、イオンは、好適には、外側電極1および内側電極2の間に、疑ポテンシャル井戸によって径方向に閉じ込められ、さらに好適には、DCポテンシャル井戸によって軸方向に閉じ込められる。トラップされたイオンは、好適には、バックグラウンドガスとの衝突に起因して、運動エネルギーが減らされる(すなわち、冷却される)。イオン雲4は、好適には、図示のように、環状またはトロイダルトラップ容積部の周りでランダムな位置を取る。   FIG. 1 also shows a plot of the electrical potential as a function of distance along the axial length of the ion trap, preferably for the subset of electrodes on the inner electrode array 2 and the outer electrode array 1. Fig. 4 shows a preferred form of an applied axial DC trapping potential. Different DC potentials may be applied to electrodes in different axial directions so as to form a trap potential. The axial DC trapping potential provides a confining force in the axial direction for ions. Ions may be implanted into the trap region 3 from an external ion source. In the trap region, the ions are preferably confined radially between the outer electrode 1 and the inner electrode 2 by a pseudopotential well, and more preferably axially confined by a DC potential well. The trapped ions are preferably reduced in kinetic energy (ie, cooled) due to collisions with the background gas. The ion cloud 4 preferably takes a random position around the annular or toroidal trap volume, as shown.

図2には、図1に示すタイプの上流イオントラップ領域を組み込む、同軸イオン移動度分析計またはセパレータ(「IMS」)ドリフトチューブを備える、本発明の実施形態の側面図が示されている。内側電極2および外側電極3は、好適には、図示のように、径方向にイオンを閉じ込める。これは、内側2および外側3電極にRF電圧を印加することによって達成される。図1を参照して説明したように、イオンは、最初、装置の入口端部でトロイダルトラップ領域にトラップされる。十分なイオンが蓄積された時、イオンは、トラップ領域4からIMSドリフトチューブ内へとパルス状に送出される。イオンは、ドリフトチューブを横切り、自身のイオン移動度に応じて分離する。ドリフトチューブを出た後にイオンを検出してもよいし、任意の所与のイオンのパルス送出から検出までの時間をそのイオンのイオン移動度の計算に用いてもよい。好適には、イオンは、トラップ領域4からドリフトチューブ内へと周期的にパルス状に送出される。イオンは、好適には、任意の2つの引き続くイオンパルスの間の期間に、すなわち、直前のイオン集団がイオンガイドを横切る時間の間に、トラップ領域4に蓄積される。   FIG. 2 shows a side view of an embodiment of the present invention comprising a coaxial ion mobility analyzer or separator (“IMS”) drift tube that incorporates an upstream ion trap region of the type shown in FIG. The inner electrode 2 and the outer electrode 3 preferably confine ions in the radial direction as shown. This is accomplished by applying an RF voltage to the inner 2 and outer 3 electrodes. As described with reference to FIG. 1, ions are initially trapped in the toroidal trap region at the inlet end of the device. When enough ions have accumulated, the ions are delivered in pulses from the trap region 4 into the IMS drift tube. Ions cross the drift tube and separate according to their ion mobility. The ions may be detected after exiting the drift tube, or the time from pulse delivery to detection of any given ion may be used to calculate the ion mobility for that ion. Preferably, the ions are periodically pulsed from the trap region 4 into the drift tube. Ions are preferably accumulated in the trap region 4 during the period between any two subsequent ion pulses, i.e. during the time that the previous ion population crosses the ion guide.

図2にはまた、電気ポテンシャルのプロットを、装置に沿う距離の関数として示す。DCポテンシャルを実線で示す。イオンは、装置に入り、そして好適には、DC障壁を印加することによって、イオンガイド領域内に進めないようにされる。これにより、イオントラップ領域4にイオンをトラップさせる。先にトラップされて放出されたパケットからのイオンは、好適には、点線で示されている、イオンをイオンガイドを通して駆動させる、DC進行波または1つ以上の過渡DC電圧を印加することによって、イオンガイド内を駆動される。これらのイオンは、好適には、そのイオン移動度の順に分離および溶離する。   FIG. 2 also shows a plot of electrical potential as a function of distance along the device. The DC potential is indicated by a solid line. Ions enter the device and are preferably prevented from traveling into the ion guide region by applying a DC barrier. Thereby, ions are trapped in the ion trap region 4. Ions from the previously trapped and ejected packet are preferably applied by applying a DC traveling wave or one or more transient DC voltages that drive the ions through the ion guide, as indicated by the dotted lines. It is driven in the ion guide. These ions are preferably separated and eluted in order of their ion mobility.

図3は、図2と同じ装置を、蓄積されたトロイダルイオンパケットがイオンガイド内に放出される期間において示す。この時、トラップ領域4のDC障壁は低減され、イオンのパケットをイオンガイド内へと駆動するために、第2のDC過渡波(点線で示す)がイオントラップ領域4にある電極に印加されている。次いで、イオンは、図2に関して説明したように、DC過渡波によってイオンガイドを通して駆動される。イオンがイオンガイド内へとパルス状に送出されると、DC障壁が再印加または再設され、さらなるイオンが、好適には、蓄積される。このようにして、高デューティサイクルおよび高感度で、高い電荷密度を実現することができる。   FIG. 3 shows the same device as in FIG. 2 during the period in which the accumulated toroidal ion packets are released into the ion guide. At this time, the DC barrier in the trap region 4 is reduced, and a second DC transient (shown in dotted lines) is applied to the electrode in the ion trap region 4 to drive the packet of ions into the ion guide. Yes. The ions are then driven through the ion guide by a DC transient as described with respect to FIG. As ions are pumped into the ion guide, the DC barrier is reapplied or re-established, and additional ions are preferably accumulated. In this way, a high charge density can be achieved with a high duty cycle and high sensitivity.

代替的な実施形態によれば、トラップ領域4は、同じ圧力にある同じ装置の一部ではなく、別個の装置を備えてもよく、イオンガイドとは異なる圧力に保持されてもよい。トラップ領域およびイオンガイドの間に作動排気開口を設けて、これを可能にしてもよい。   According to an alternative embodiment, the trapping region 4 may comprise a separate device rather than being part of the same device at the same pressure, and may be held at a different pressure than the ion guide. A working exhaust opening may be provided between the trap region and the ion guide to enable this.

進行DC電圧または1つ以上の過渡DC電圧波ではなく、DC電圧勾配でイオンが駆動され得ることが企図される。   It is contemplated that ions can be driven with a DC voltage gradient rather than a traveling DC voltage or one or more transient DC voltage waves.

環状ガイドの円周に対して接線方向に、または代替的に、長手方向の軸に沿って、トラップ領域4内にイオンを導入してもよい。   Ions may be introduced into the trap region 4 tangential to the circumference of the annular guide, or alternatively along the longitudinal axis.

装置の出口でイオンを収束させる方法もまた本明細書で企図されている。本発明は、イオンのパケットを同軸イオンガイド内に導入し、その内部で分離すると同時に、全環状容積部内にイオンを分布させることによって高空間電荷容量を維持する。そして、しばしば、好適な装置を他の下流装置と接続することが望ましい。特に、下流装置は、環状イオンガイドと同じ断面形状を有していないこともあり、したがって、同軸イオンガイドをこれらの下流装置に繋ぐ方法は、特に有利である。例えば、同軸イオン移動度分析計またはセパレータ装置内においてイオンが分離したならば、分離したイオンは、実質的に円形の内部断面を有する従来型のイオンガイドに向けられてもよい。   A method of focusing ions at the exit of the device is also contemplated herein. The present invention maintains a high space charge capacity by introducing a packet of ions into a coaxial ion guide and separating them inside, while at the same time distributing the ions within the entire annular volume. And it is often desirable to connect a suitable device with other downstream devices. In particular, the downstream devices may not have the same cross-sectional shape as the annular ion guide, and thus the method of connecting the coaxial ion guides to these downstream devices is particularly advantageous. For example, if ions are separated in a coaxial ion mobility analyzer or separator device, the separated ions may be directed to a conventional ion guide having a substantially circular internal cross section.

これを達成する1つ方法は、装置の出口に向けて内部環状断面の直径を減らすことである。例えば、内側および外側電極の直径を装置の出口に向けて減らしてもよい。装置の出口において内側電極の直径を実質的にゼロに減らしてもよい。   One way to accomplish this is to reduce the diameter of the internal annular cross section towards the outlet of the device. For example, the inner and outer electrode diameters may be reduced towards the outlet of the device. The inner electrode diameter may be reduced to substantially zero at the outlet of the device.

代替的な方法が開示され、これは、装置の寸法を物理的に変えることに依らない。この方法は、この部分のイオンがより小さい円弧状トラップ領域を占めるように再分布されるように、イオンが進む主方向に対して実質的に直交方向に作用する、DC電場勾配を同軸イオンガイドの一部に印加することを含む。DC電場は、好適には、イオンがこの領域に入ると、イオンが、非同軸幾何形状を有する装置内へのその後の移動に好適な体積または断面積へと圧縮されるように、イオンが向けられるように配置される。装置の周りに円周方向に離間した2つ以上の別個の円弧状部に配置されるように、この技法により、イオンを再配置してもよい。このことは、例えば、同軸イオンガイドの出口で異なる下流装置へイオンを送るのに有用であり得る。   An alternative method is disclosed, which does not depend on physically changing the dimensions of the device. This method applies a DC electric field gradient to a coaxial ion guide that acts in a direction substantially orthogonal to the main direction of ion travel so that this portion of ions is redistributed to occupy a smaller arcuate trap region. Application to a part of the. The DC electric field is preferably directed so that once the ions enter this region, they are compressed into a volume or cross-sectional area suitable for subsequent movement into a device having a non-coaxial geometry. Arranged to be. With this technique, ions may be repositioned so that they are placed in two or more separate arcs spaced circumferentially around the device. This can be useful, for example, to deliver ions to different downstream devices at the outlet of the coaxial ion guide.

図4は、y、z平面における同軸イオンガイドを表現したものを外側電極1および内側電極2とともに示している。トラップされたイオンの位置4は、先述のように、トロイダルトラップ領域5に示されている。イオンは、好適には、イオントラップ領域5からイオンガイドまたはイオン移動度分析計または分離領域6内に注入され、イオンガイドの軸方向の長さに沿ってz方向に進む。トラップ5およびイオンガイド領域6を通じて、イオンは、内側2および外側1電極の間の環状容積部において実質的にランダムに分布する。次いで、イオンは、好適には、収束領域7に入り、ここで、環状容積部の下部部分から上部部分へとイオンを強制的に送り込むために、DCポテンシャルは、好適には、y方向に印加される。この再分布は、イオンが装置のz軸に沿って進むにつれて起こる。イオンは、環状体ではなく、装置の円弧状部内へと圧縮されたビームとして装置を出て、したがって、イオンを、従来型のイオンガイド8内に効率的に向けることができる。   FIG. 4 shows a representation of a coaxial ion guide in the y, z plane, along with the outer electrode 1 and the inner electrode 2. The position 4 of the trapped ions is shown in the toroidal trap region 5 as described above. Ions are preferably injected from the ion trap region 5 into the ion guide or ion mobility analyzer or separation region 6 and travel in the z direction along the axial length of the ion guide. Through the trap 5 and the ion guide region 6, ions are distributed substantially randomly in the annular volume between the inner 2 and outer 1 electrodes. The ions then preferably enter the convergence region 7, where a DC potential is preferably applied in the y direction to force the ions from the lower part of the annular volume to the upper part. Is done. This redistribution occurs as ions travel along the z-axis of the device. The ions exit the device as a compressed beam into the arc of the device, rather than an annulus, so that the ions can be efficiently directed into the conventional ion guide 8.

上述のように、DC電場または進行波によってz方向にイオンを駆り立ててもよい。   As described above, ions may be driven in the z direction by a DC electric field or traveling waves.

収束領域7は、イオンガイド6の一部を備えてもよく、また、同じ圧力で保持されてもよく、あるいは代替的に、異なる圧力に保持される、作動排気開口によって隔てられた別個の領域であってもよい。領域の圧力が異なる場合、例えば、IMSセル6の圧力が2mbarであり、収束領域7の圧力が0.005mbarである場合、収束領域7のイオンは、IMSピーク幅または形状の著しい変形を伴うことなく、環状トラップ容積部の所望の領域にある位置に迅速に移動する。   The focusing region 7 may comprise a portion of the ion guide 6 and may be held at the same pressure, or alternatively, a separate region separated by working exhaust openings that are held at different pressures. It may be. If the pressure in the region is different, for example, if the pressure in the IMS cell 6 is 2 mbar and the pressure in the convergence region 7 is 0.005 mbar, the ions in the convergence region 7 are accompanied by a significant deformation of the IMS peak width or shape. Instead, it quickly moves to a position in the desired region of the annular trap volume.

図5は、y、z平面における、図4の収束領域7を通る断面を示している。内側2および外側電極1のそれぞれは、好適には、セグメント対9、10、11、12、13に分かれている。これらの電極のそれぞれに印加される相対的なポテンシャルは、ポテンシャル対セグメント番号のプロット上に示されている。セグメントに印加されるポテンシャルは、セグメント番号が増加するにつれて、減少することが分かる。換言すると、セグメントに印加されるポテンシャルは、装置の円周の周りにおいて、装置の一方の側にある最大値から、装置の反対側にある最小値まで漸減する。これにより、イオンを、装置の周りに円周方向に、最大ポテンシャルの領域から最小ポテンシャルの領域に強制的に送るポテンシャルの差が設定されるようにする。したがって、イオンは、装置の円弧状部において、最小ポテンシャルを中心とする、圧縮されたビームの形態を取る。この構成は、イオンが容易に引き出され得る、イオンガイドの環状容積部の小さい領域に、イオンを再分布させる駆動力をもたらす。   FIG. 5 shows a cross section passing through the convergence region 7 of FIG. 4 in the y and z planes. Each of the inner 2 and outer electrodes 1 is preferably divided into segment pairs 9, 10, 11, 12, 13. The relative potential applied to each of these electrodes is shown on the plot of potential versus segment number. It can be seen that the potential applied to the segment decreases as the segment number increases. In other words, the potential applied to the segment gradually decreases around the circumference of the device from a maximum value on one side of the device to a minimum value on the opposite side of the device. As a result, a potential difference in which ions are forcibly sent from the maximum potential region to the minimum potential region in the circumferential direction around the apparatus is set. Thus, the ions take the form of a compressed beam centered around the minimum potential in the arc of the device. This configuration provides a driving force that redistributes ions in a small area of the annular volume of the ion guide where ions can be easily extracted.

同様の効果をもたらす他の電極構成も企図されている。この技法を用いて、環状トラップ容積部の他の領域または複数の領域にイオンを強制的に送ることも可能である。上述のDCポテンシャル勾配以外の駆動力を利用してもよい。例えば、電極にRF電圧を印加してもよく、また、RF電圧の振幅は、異なるセグメントでは異なって、疑ポテンシャル駆動力をもたらしてもよい。   Other electrode configurations that provide similar effects are also contemplated. This technique can also be used to force ions to other regions or regions of the annular trap volume. A driving force other than the above-described DC potential gradient may be used. For example, an RF voltage may be applied to the electrodes, and the amplitude of the RF voltage may be different in different segments, resulting in a suspicious potential driving force.

装置における所望の円周位置にイオンを駆動するための別の方法は、装置の収束領域7内に傾斜したDC障壁が形成されるように、分割された電極に1つ以上のポテンシャルを印加することである。この障壁を超えることができないイオンは、引き出し領域に向かう軸方向の駆動力によって、障壁に沿って移動するように駆り立てられる。図6は、そのような実施形態を表現したものを示しており、引き出し領域7の前の環状トラップ領域の半径を減らすように先細にされた同軸イオンガイド6を示している。説明のために、イオン経路を表したものとともに、引き出し領域7におけるDC障壁14が示されている。イオンは、好適には、この障壁に沿って出口まで駆動される。障壁は、装置の上部円弧状部における動きを除いて、イオンの軸方向の動きを阻止する。イオンが装置に沿って強制的に送り込まれると、イオンは、上部円弧状部に向けて、障壁に乗り上げる。次いで、イオンはこの上部円弧状部内に圧縮される。上部円弧状部には障壁がないため、イオンは、圧縮されたイオンビームで装置の出口に進むことができ、このことは、引き続き引き出しおよび別の装置内への送達に有用であり得る。   Another method for driving ions to a desired circumferential position in the device applies one or more potentials to the divided electrodes so that a sloped DC barrier is formed in the convergence region 7 of the device. That is. Ions that cannot cross the barrier are driven to move along the barrier by an axial driving force toward the extraction region. FIG. 6 shows a representation of such an embodiment, showing a coaxial ion guide 6 that is tapered to reduce the radius of the annular trap region in front of the extraction region 7. For illustration purposes, a DC barrier 14 in the extraction region 7 is shown along with a representation of the ion path. The ions are preferably driven along this barrier to the outlet. The barrier blocks the axial movement of the ions except for movement in the upper arc of the device. As ions are forced along the device, they ride on the barrier toward the upper arc. The ions are then compressed into this upper arc. Because there is no barrier in the upper arc, the ions can travel with the compressed ion beam to the exit of the device, which can be useful for subsequent extraction and delivery into another device.

好適な実施形態を参照しながら本発明を説明してきたが、当業者であれば、添付の特許請求の範囲において説明する本発明の範囲から逸脱することなく、形態および細部における様々な変更をなし得ることを理解するはずである。   Although the invention has been described with reference to preferred embodiments, those skilled in the art will make various changes in form and detail without departing from the scope of the invention as set forth in the appended claims. You should understand that you get.

例えば、イオン移動度分析計を形成するものとして環状イオンガイドを本明細書で説明してきたが、本発明の利点はまた、環状イオンガイドが他のタイプの装置の一部を形成する場合にも提供される。特に、本構成はまた、他の装置において空間電荷効果を避けるのに有利である。   For example, while an annular ion guide has been described herein as forming an ion mobility analyzer, the advantages of the present invention are also found when the annular ion guide forms part of other types of devices. Provided. In particular, this configuration is also advantageous to avoid space charge effects in other devices.

Claims (29)

質量および/またはイオン移動度分析の方法であって、
環状または同軸イオントラップにイオンをトラップすることであって、前記トラップされたイオンが前記環状または同軸イオントラップの全周にわたって分布する、トラップすることと、
前記環状または同軸イオントラップから環状イオンガイド内に前記イオンの少なくとも一部を軸方向に排出することであって、前記イオンが、前記イオンガイドに沿って進むにつれて、軸方向に分離し、前記イオンが前記イオンガイドの長さの少なくとも一部に沿って進む時、前記環状イオンガイドの周囲にわたるイオンの動きに制限がない、排出することと、
環状形状の断面を有するイオンビームから非環状形状の断面を有するイオンビームに前記イオンを変えることと、
を含む、方法。
A method of mass and / or ion mobility analysis comprising:
Trapping ions in an annular or coaxial ion trap, wherein the trapped ions are distributed over the entire circumference of the annular or coaxial ion trap;
Discharging at least a portion of the ions axially from the annular or coaxial ion trap into an annular ion guide, wherein the ions are separated axially as they travel along the ion guide; Unrestricted movement of ions around the annular ion guide as it travels along at least a portion of the length of the ion guide;
Changing said ions from an ion beam having an annular cross section to an ion beam having a non-circular cross section;
Including a method.
前記イオンが、前記イオントラップの前記周囲にわたって、および/または前記イオンガイドの周りにランダムに分布する、請求項1に記載の方法。   The method of claim 1, wherein the ions are randomly distributed across the circumference of the ion trap and / or around the ion guide. 前記イオンが、前記環状または同軸イオントラップおよび/または前記イオンガイドにおける内側および外側電極の間に径方向に閉じ込められ、また、RFまたはACポテンシャルが、前記イオンを径方向に閉じ込めるために、前記内側および外側電極に印加される、請求項1または2のいずれか1項に記載の方法。   The ions are radially confined between inner and outer electrodes in the annular or coaxial ion trap and / or the ion guide, and an inner RF or AC potential is used to radially confine the ions. The method according to claim 1, wherein the method is applied to the outer electrode. 前記イオンが、前記環状または同軸イオントラップおよび/または前記イオンガイドにおける内側および外側電極の間に径方向に閉じ込められ、前記内側および外側電極のそれぞれが、複数の軸方向に分離または分割された電極を備える、請求項1〜3のいずれか1項に記載の方法。   The ions are confined radially between inner and outer electrodes in the annular or coaxial ion trap and / or the ion guide, each of the inner and outer electrodes being separated or divided into a plurality of axial directions The method according to claim 1, comprising: 請求項1〜4のいずれか1項に記載の方法であって、前記環状または同軸イオントラップ内において、軸方向にイオンを閉じ込めるために、前記環状または同軸イオントラップの長手方向の軸方向に沿って、二次曲線DCポテンシャルまたは他のDCポテンシャル井戸を印加または維持することを含む、請求項1〜4のいずれか1項に記載の方法。   5. A method as claimed in any one of claims 1 to 4, wherein in the annular or coaxial ion trap, in order to confine ions in the axial direction, along the longitudinal axial direction of the annular or coaxial ion trap. 5. The method of claim 1, comprising applying or maintaining a quadratic DC potential or other DC potential well. 請求項1〜5のいずれか1項に記載の方法であって、前記環状または同軸イオントラップ内において、衝突により、イオンを冷却すること、および/またはイオンの運動エネルギーを低減することを含む、請求項1〜5のいずれか1項に記載の方法。   6. The method of any one of claims 1-5, comprising cooling ions and / or reducing ion kinetic energy by collision within the annular or coaxial ion trap. The method of any one of claims 1-5. 請求項1〜6のいずれか1項に記載の方法であって、前記イオンの少なくとも一部を軸方向に排出するステップが、(i)前記環状または同軸イオントラップおよび前記環状イオンガイドの間において軸方向のDCおよび/またはRFポテンシャル障壁の振幅を減らすこと、またはこれを除去すること;および/または(ii)DCおよび/またはRF電圧の振幅を減らす、または変えること;および/または(iii)DCポテンシャル井戸または疑ポテンシャル井戸を下げる、除去する、または変えること;および/または(iv)DCポテンシャル井戸を引き出しDCポテンシャルに変えることを含む、請求項1〜6のいずれか1項に記載の方法。   7. The method according to any one of claims 1 to 6, wherein the step of ejecting at least a portion of the ions in the axial direction is between (i) the annular or coaxial ion trap and the annular ion guide. Reducing or removing the amplitude of the axial DC and / or RF potential barrier; and / or (ii) reducing or changing the amplitude of the DC and / or RF voltage; and / or (iii). 7. A method according to any one of the preceding claims, comprising lowering, removing or changing a DC potential well or a suspicious potential well; and / or (iv) changing a DC potential well to a drawn DC potential. . 請求項1〜7のいずれか1項に記載の方法であって、
前記イオンの少なくとも一部を軸方向に排出する前記ステップが、好適には、前記環状または同軸イオントラップから、前記環状イオンガイドに沿って軸方向にイオンがパルス状に送出されるように、DC電場をパルス状にかけることを含み、
前記イオンの少なくとも一部を軸方向に排出する前記ステップが、前記環状または同軸イオントラップに1つ以上の過渡DC電圧または電圧波形を印加することを含む、請求項1〜7のいずれか1項に記載の方法。
A method according to any one of claims 1-7,
The step of ejecting at least a portion of the ions in the axial direction is preferably performed so that ions are pulsed axially along the annular ion guide from the annular or coaxial ion trap. Including pulsing the electric field,
8. The method of claim 1, wherein the step of axially ejecting at least a portion of the ions includes applying one or more transient DC voltages or voltage waveforms to the annular or coaxial ion trap. The method described in 1.
前記環状イオンガイドが、イオン移動度分析計またはセパレータを備え、前記イオンが、前記イオンガイドに沿って通過する際に、そのイオン移動度に従って分離される、請求項1〜8のいずれか1項に記載の方法。   9. The annular ion guide comprises an ion mobility analyzer or separator, and the ions are separated according to their ion mobility as they pass along the ion guide. The method described in 1. 請求項1〜9のいずれか1項に記載の方法であって、
前記環状イオンガイドの軸方向の長さに沿ってイオンを駆り立てるために、前記環状イオンガイドに1つ以上の過渡DC電圧を印加することを含み、
前記環状イオンガイドの前記軸方向の長さに沿ってイオンを駆り立てるために、前記環状イオンガイドに1つ以上の定常DC電圧、または前記イオンガイドの少なくとも一部に沿って定常電位差を印加することを含む、請求項1〜9のいずれか1項に記載の方法。
A method according to any one of claims 1 to 9, comprising
Applying one or more transient DC voltages to the annular ion guide to drive ions along the axial length of the annular ion guide;
Applying one or more steady DC voltages to the annular ion guide or a steady potential difference along at least a portion of the ion guide to drive ions along the axial length of the annular ion guide 10. The method according to any one of claims 1 to 9, comprising:
請求項1〜10のいずれか1項に記載の方法であって、イオンを、好適には前記イオンが軸方向に分離した後、前記環状イオンガイドの端部に向けてトンネル、集束または他の方法で収束させることを含む、請求項1〜10のいずれか1項に記載の方法。   11. A method according to any one of the preceding claims, wherein ions are preferably tunneled, focused or otherwise directed towards the end of the annular ion guide after the ions have been separated axially. The method according to claim 1, comprising converging with the method. 前記環状または同軸イオントラップの近位にある前記環状イオンガイドの第1の端部が、断面が環状のイオン閉じ込め領域を有し、前記イオンガイドの第2の遠位端部が、断面が非環状、円形、矩形またはその他である、イオン閉じ込め領域を有する、請求項1〜11のいずれか1項に記載の方法。   A first end of the annular ion guide proximal to the annular or coaxial ion trap has an ion confinement region that is annular in cross section, and a second distal end of the ion guide is non-cross sectioned. 12. A method according to any one of the preceding claims having an ion confinement region that is annular, circular, rectangular or otherwise. 環状形状の断面を有するイオンビームから前記イオンを変える前記ステップが、環状形状の断面を有するイオンビームから実質的に円形、矩形または正方形の形状の断面を有するイオンビームに前記イオンを変えることを含む、請求項1〜12のいずれか1項に記載の方法。   The step of changing the ions from an ion beam having an annular cross section includes changing the ions from an ion beam having an annular cross section to an ion beam having a substantially circular, rectangular, or square cross section. The method of any one of Claims 1-12. 請求項1〜13のいずれか1項に記載の方法であって、イオントンネルイオンガイド;イオン集束イオンガイド;多重極ロッドセットイオンガイド;質量分析器;マスフィルタ;飛行時間型質量分析計;質量分析計;非環状形状の断面を有するイオンガイド領域で前記イオンを受ける装置;または実質的に円形、正方形または矩形形状の断面を有するイオンガイド領域で前記イオンを受ける装置のうちの1つの中に前記環状イオンガイドからイオンを移動することを含む、請求項1〜13のいずれか1項に記載の方法。   14. The method according to any one of claims 1 to 13, wherein the ion tunnel ion guide; ion focused ion guide; multipole rod set ion guide; mass analyzer; mass filter; time-of-flight mass spectrometer; An analyzer; an apparatus for receiving the ions in an ion guide region having a non-annular cross section; or one of the apparatuses for receiving the ions in an ion guide region having a substantially circular, square or rectangular cross section. 14. A method according to any one of the preceding claims comprising moving ions from the annular ion guide. 請求項1〜14のいずれか1項に記載の方法であって、イオンを円周方向に再度分布させ、円周方向に圧縮されたイオンビームを形成するために、前記環状イオンガイドの1つ以上の部分に1つ以上のDC電圧またはポテンシャルを印加することを含む、請求項1〜14のいずれか1項に記載の方法。   15. A method according to any one of the preceding claims, wherein one of the annular ion guides is used to redistribute ions in the circumferential direction and form a circumferentially compressed ion beam. 15. A method according to any one of the preceding claims, comprising applying one or more DC voltages or potentials to the above portions. 請求項1〜15のいずれか1項に記載の方法であって、イオンを、前記イオンガイドの円周方向にわたって、前記イオンガイドの前記円周の一部だけに及んで延びる前記イオンガイドの円弧状部内に強制的に送り込むために、前記イオンガイドの少なくとも一部に1つ以上の電圧を印加することを含む、請求項1〜15のいずれか1項に記載の方法。   16. The method according to any one of claims 1 to 15, wherein the ion guide circle extends over only a part of the circumference of the ion guide over a circumferential direction of the ion guide. 16. A method according to any one of the preceding claims, comprising applying one or more voltages to at least a portion of the ion guide to force it into an arcuate portion. 前記イオンガイドが、前記イオンガイドの前記軸の周りに円周方向に配置される1つ以上の電極を備え、これらの電極に、イオンを前記イオンガイドの円周方向にわたって前記円弧状部内に駆動するように1つ以上の電圧が印加される、請求項16に記載の方法。   The ion guide includes one or more electrodes arranged circumferentially around the axis of the ion guide, and these electrodes drive ions into the arcuate portion across the circumferential direction of the ion guide. The method of claim 16, wherein one or more voltages are applied. 請求項16または17のいずれか1項に記載の方法であって、
前記イオンガイドの前記軸の周りに複数の電極が円周方向に配置され、イオンを前記イオンガイドの円周方向にわたって前記円弧状部内に駆動するように1つ以上の電圧が、これらの電極に印加される;および/または
抵抗性の被覆を有する電極が、前記イオンガイドの前記軸の周りに円周方向に配置され、イオンを前記イオンガイドの円周方向にわたって前記円弧状部内に駆動するように、前記電極に1つ以上の電圧が印加される、請求項16または17のいずれか1項に記載の方法。
18. A method according to any one of claims 16 or 17, comprising
A plurality of electrodes are disposed circumferentially around the axis of the ion guide, and one or more voltages are applied to the electrodes to drive ions into the arcuate portion across the circumferential direction of the ion guide. And / or an electrode having a resistive coating is disposed circumferentially about the axis of the ion guide to drive ions into the arcuate portion across the circumferential direction of the ion guide. The method according to claim 16, wherein one or more voltages are applied to the electrode.
請求項1〜18のいずれか1項に記載の方法であって、前記イオンガイドの収束領域においてイオンを収束または圧縮することを含み、前記収束領域が、前記イオントラップの近位にある、前記環状イオンガイドの一部に対して減圧下で維持される、請求項1〜18のいずれか1項に記載の方法。   19. The method according to any one of claims 1 to 18, comprising focusing or compressing ions in a convergence region of the ion guide, wherein the convergence region is proximal to the ion trap. 19. A method according to any one of the preceding claims, wherein the method is maintained under reduced pressure for a portion of the annular ion guide. 前記環状イオンガイドの一部が、円周方向に分割された内側電極および/または円周方向に分割された外側電極を備え、前記方法が、前記分割された内側電極および/または前記分割された外側電極に異なるDCポテンシャルおよび/または異なるRF疑ポテンシャルを印加することによって、イオンを、好適には、前記イオンガイドの円弧状部内に、収束することをさらに含む、請求項1〜19のいずれか1項に記載の方法。   A portion of the annular ion guide comprises a circumferentially divided inner electrode and / or a circumferentially divided outer electrode, and the method comprises the divided inner electrode and / or the divided electrode 20. The method of any of claims 1-19, further comprising focusing ions, preferably within the arcuate portion of the ion guide, by applying different DC potentials and / or different RF potentials to the outer electrode. 2. The method according to item 1. 請求項1〜20のいずれか1項に記載の方法であって、前記イオンガイドの前記円周の一部だけの周りに軸方向のポテンシャル障壁を印加することを含んで、イオンが、前記障壁が配置されている前記円周領域で、前記イオンガイドに沿って軸方向に通ることができないように、かつ、イオンが、前記障壁が配置されていない前記イオンガイドの円弧状部を通って、前記イオンガイドに沿って軸方向に通ることができるようにする、請求項1〜20のいずれか1項に記載の方法。   21. The method of any one of claims 1-20, comprising applying an axial potential barrier around only a portion of the circumference of the ion guide, wherein the ions are in the barrier. In the circumferential region where the ion is not allowed to pass axially along the ion guide and through the arcuate portion of the ion guide where the barrier is not disposed, 21. A method according to any one of claims 1 to 20, wherein the method allows it to pass axially along the ion guide. 前記ポテンシャル障壁が、前記イオンガイドの長手方向の軸に平行な方向および前記軸に直交する方向の間の角度で延び、その結果、前記イオンが前記イオンガイドに沿って軸方向に移動すると、前記障壁によって前記イオンガイドの円周方向にわたって前記円弧状部内に強制的に送り込まれる、請求項21に記載の方法。   The potential barrier extends at an angle between a direction parallel to a longitudinal axis of the ion guide and a direction perpendicular to the axis, so that the ions move axially along the ion guide; The method of claim 21, wherein a barrier is forced into the arcuate portion across the circumferential direction of the ion guide. 前記環状イオンガイドが、複数の内側電極および複数の外側電極と、前記内側および外側電極の間に環状イオンガイド領域とを備え、前記環状イオンガイド領域の半径が、前記イオントラップに近位の前記イオンガイドの端部から前記イオンガイドの反対側の端部への方向に、減少および/または増加する、請求項1〜22のいずれか1項に記載の方法。   The annular ion guide comprises a plurality of inner electrodes and a plurality of outer electrodes, and an annular ion guide region between the inner and outer electrodes, the radius of the annular ion guide region being proximal to the ion trap 23. A method according to any one of the preceding claims, wherein the method decreases and / or increases in the direction from the end of the ion guide to the opposite end of the ion guide. 請求項1〜23のいずれか1項に記載の方法であって、前記イオントラップの長手方向の軸に沿って、イオンを前記イオントラップ内に導入することを含む、請求項1〜23のいずれか1項に記載の方法。   24. A method according to any one of claims 1 to 23, comprising introducing ions into the ion trap along a longitudinal axis of the ion trap. The method according to claim 1. 前記イオンが、前記イオンガイドを通して前記イオンガイドの前記軸方向に合わせた電場によって駆動され、好適には、前記電場が、前記軸方向の成分のみを有し、径方向の成分は持たない、請求項1〜24のいずれか1項に記載の方法。   The ions are driven through the ion guide by an electric field aligned with the axial direction of the ion guide, and preferably the electric field has only the axial component and no radial component. Item 25. The method according to any one of Items 1 to 24. 請求項1〜25のいずれか1項に記載の方法であって、動作のサイクルを繰り返し行うことを含み、動作の各サイクルが、
前記イオントラップにトラップされたイオンを前記イオンガイド内へと軸方向に排出することと、
前記軸方向に排出されるイオンを前記イオンガイド内で分離させるとともに、前記イオントラップに異なるイオンを蓄積およびトラップすることと、
を含む、請求項1〜25のいずれか1項に記載の方法。
26. The method according to any one of claims 1 to 25, comprising repeatedly performing a cycle of operation, wherein each cycle of operation comprises:
Discharging the ions trapped in the ion trap axially into the ion guide;
Separating the ions ejected in the axial direction within the ion guide, and accumulating and trapping different ions in the ion trap;
26. The method according to any one of claims 1 to 25, comprising:
質量および/またはイオン移動度分析計であって、
イオンをトラップするように配置および適合される環状または同軸イオントラップと、
環状イオンガイドと、
制御システムであって、
(i)前記環状または同軸イオントラップにイオンをトラップし、前記イオントラップにトラップされたイオンを、前記環状または同軸イオントラップに全周にわたって分布させるように、また
(ii)前記環状または同軸イオントラップから前記環状イオンガイド内に、前記環状または同軸イオントラップ内の少なくとも一部のイオンを軸方向に排出させ、前記イオンがイオンガイドの長さの少なくとも一部に沿って進む時、前記環状イオンガイドの周囲にわたるイオンの動きに制限がなく、また前記イオンが、前記イオンガイドに沿って進むにつれて、軸方向に分離するように、
配置および適合される制御システムと、
を備え、
前記分析計の前記電極構成が、環状形状の断面を有するイオンビームから非環状形状の断面を有するイオンビームに前記イオンを変えるように配置および構成される、質量および/またはイオン移動度分析計。
A mass and / or ion mobility analyzer,
An annular or coaxial ion trap arranged and adapted to trap ions; and
An annular ion guide;
A control system,
(I) ions are trapped in the annular or coaxial ion trap, and ions trapped in the ion trap are distributed over the entire circumference in the annular or coaxial ion trap; and (ii) the annular or coaxial ion trap. When at least some of the ions in the annular or coaxial ion trap are axially ejected into the annular ion guide, and when the ions travel along at least part of the length of the ion guide, the annular ion guide So that there are no restrictions on the movement of ions around the periphery, and the ions separate axially as they travel along the ion guide,
A control system which is arranged and adapted;
With
A mass and / or ion mobility analyzer, wherein the electrode configuration of the analyzer is arranged and configured to change the ions from an ion beam having an annular cross section to an ion beam having a non-annular cross section.
前記分析計が、請求項1〜26のいずれか1項に記載の方法を行うように配置および構成される、請求項27に記載の分析計。   28. The analyzer of claim 27, wherein the analyzer is arranged and configured to perform the method of any one of claims 1-26. 質量および/またはイオン移動度分析の方法であって、
環状または同軸イオントラップにイオンをトラップすることと、
前記環状または同軸イオントラップから環状イオンガイド内に前記イオンの少なくとも一部を軸方向に排出することと、
を含む、方法。
A method of mass and / or ion mobility analysis comprising:
Trapping ions in an annular or coaxial ion trap;
Discharging at least a portion of the ions axially from the annular or coaxial ion trap into an annular ion guide;
Including a method.
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